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Autor: Sindlinger, Stefan
Titel:Einfluss der Gehäusung auf die Messunsicherheit von mikrogehäusten Drucksensoren mit piezoresistivem Messelement
Dissertation:TU Darmstadt, Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik, 2007

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gehaeusung_von_drucksensoren.pdf (4020736 Byte)

Abstract auf Deutsch:


Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Entwurf von miniaturisierten piezoresistiven Silizium-Drucksensoren mit niedrigem Nenndruckbereich, die über eine Medientrennung für einen langzeitstabilen Schutz des Messelements gegen wässrige Medien verfügen. Der Entwurf wird am Beispiel der Entwicklung von Sensoren für das BMBF-Projekt MATCH-Druck nachvollzogen. Ausgehend von der Betrachtung des Entwurfsprozesses mikrosystemtechnischer Komponenten werden spezifische Optimierungszielstellungen für den Entwurf mediengetrennter Silizium-Drucksensoren hergeleitet. Auf Basis der Recherche von Teillösungen für die Aufbau- und Verbindungstechnik sowie für die Medientrennung kommerzieller Drucksensoren wird ein Konzept für einen miniaturisierten Drucksensor entwickelt. Im anschließenden Entwurf wird der Einfluss der Entwurfsparameter auf das Übertragungsverhalten analytisch und numerisch modelliert. Das dynamische Verhalten wird durch akustische Netzwerke mit konzentrierten und verteilten Parametern beschrieben. Aus den Ergebnissen der Modellbildung und –berechnung wird das Konzept optimiert und Musteraufbauten abgeleitet. Die Musteraufbauten werden in zwei Messplätzen zur statischen bzw. dynamischen Druckmessung untersucht. Mit Hilfe der Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen wird das Modell verifiziert und die durch die analytische Betrachtung nicht festgelegten Parameter bestimmt. Aus den analytischen und experimentellen Ergebnissen werden Richtlinien für die Miniaturisierung, die Reduzierung der Messunsicherheit und die Sicherung dynamischer Kennwerte abgeleitet.


Abstract auf Englisch:

The presented doctoral thesis discusses the design of miniaturised electromechanical silicon pressure sensors for low nominal pressure range and with long-term protection against aggressive media. The development of sensors within the BMBF-project MATCH-Druck exemplifies the design process. Based on the examination of the design process of microelectromechanical systems specific optimisation aims are derived and a concept for a miniaturised pressure sensor is developed. An acoustic network describes the influence of the design parameters on the dynamic transfer behaviour. The results of this model are used to optimise the sensor concept. Prototypes are analysed with two measuring stations for static and dynamic pressure measuring. The results are used to verify the model, to define not considered parameters and to derivate rules for miniaturisation, for reduction of uncertainty of measurement and for optimisation of dynamic variables.

Dokument aufgenommen :2008-03-11
URL:http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000952