微型风压风速集成传感器及制作和检测方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010813398.6 (22)申请日 2020.08.13 (71)申请人 江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市京口区学府路 301号 (72)发明人 郝秀春王佳伟何山李虹霞 (51)Int.Cl. G01D 5/241(2006.01) G01L 9/12(2006.01) G01L 9/00(2006.01) G01P 5/14(2006.01) G01P 5/08(2006.01) (54)发明名称 一种微型风压风速集成传感器及制作和检 测方法 (57)摘要 。

2、本发明提供一种微型风压风速集成传感器 及制作和检测方法， 涉及到MEMS领域。 一种集成 式微型风速传感器， 其特征在于， 一单晶硅衬底 及集成于该单晶硅衬底上的两个真空腔与两个 下电极板， 一玻璃基底及集成于该基底上的两圆 形凹陷、 一个长直沟道与两个上电极板。 所述的 真空腔、 凹陷、 上下电极板构成两个电容式压力 传感器。 所述两个电容式压力传感器分居于长直 沟道的两端， 其中心位于长直沟道所在直线上。 本发明的单晶硅衬底、 感压膜、 真空腔为一个整 体， 空洞层上硅技术形成， 无须真空密封工艺， 提 高了稳定性、 可靠性； 本发明的长直沟道由硅和 玻璃键合形成， 制作工艺简单； 本发明。

3、微型风压 风速集成传感器， 可以测量气压、 风速， 且使用量 程大。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 112129328 A 2020.12.25 CN 112129328 A 1.一种微型风速集成传感器， 其特征在于， 包括玻璃基底(201)及其下方的单晶硅衬底 (100)； 所述单晶硅衬底(100)上表面两端对称设置两个真空腔(101)， 两个真空腔(101)上方 为感压膜(103)， 在两个感压膜上方设置有下电极板(102)； 所述玻璃基底(201)下方两端开有两个凹陷， 两个凹陷分别为上游凹陷(301)和下游凹 陷(303)， 两个凹陷下方设有两个上电极板(202)， 两个。

4、凹陷之间为一个长直沟道(302)； 所述下电极板(102)、 上电极板(202)相对应放置； 所述真空腔(101)、 凹陷、 下电极板(102)、 上电极板(202)构成两个电容式压力传感器； 所述两个电容式压力传感器分居于长直沟道(302)的两端， 其中心位于长直沟道所在直线 上， 上游凹陷(301)的空腔和下游凹陷(303)的空腔形成两个电容式压力传感器的介电层。 2.根据权利要求1所述的微型风速集成传感器， 其特征在于， 两个真空腔(101)的截面 形状、 两个凹陷的截面形状、 两个上电极板(102)与两个下电极板(202)为圆形或正方形。 3.根据权利要求1所述的微型风速集成传感器， 。

5、其特征在于， 两对真空腔(101)、 凹陷、 上电极板(102)与下电极板(202)， 其中心对应处于同一轴线上。 4.根据权利要求1所述的微型风速集成传感器， 其特征在于， 真空腔(101)采用空洞层 上硅技术制作， 成柱状空间。 5.根据权利要求1所述的微型风速集成传感器， 其特征在于， 两个电容式压力传感器的 两端设有气体的出/入口。 6.根据权利要求15任一项所述的微型风速集成传感器的制作方法， 其特征在于， 包 括以下步骤： 步骤S1、 根据感压膜和真空腔(101)的尺寸绘制出单晶硅沟槽的图形， 设计相应的掩模 版； 步骤S2、 提供一个晶向， 低电阻率的单晶硅衬底(100)， 对单。

6、晶硅结构层的上表面 进行清洗， 利用甩胶机将光刻胶均匀地涂抹在单晶单晶硅衬底(100)的上表面， 形成光刻胶 层； 步骤S3、 将掩模版上的图形与单晶硅衬底(100)上表面的图形进行精准套合， 选用UV紫 外光对其进行曝光处理； 步骤S4、 利用深反应离子刻蚀DRIE工艺将光刻胶上的图形转移到单晶硅结构上， 形成 带有深沟槽阵列的单晶硅层； 步骤S5、 去胶、 清洗， 非氧化环境、 温度为1200、 低真空度的压力环境大约为7.610- 4Pa的条件下， 退火约15min， 形成空洞层上硅结构， 制作出感压膜与真空腔(101)； 步骤S6、 在两个真空腔(101)上方对应的感压膜上各固定一个金。

7、属电极板， 并在金属电 极板上方固定下电极， 形成下电极板(102)； 步骤S7、 在玻璃基底(201)上制作出两个一定面积的镂空的环形凹陷区域、 气体出入口 以及一条长直沟道(302)， 通过Au/Ti反应溅射法， 将上电极板(202)覆盖在玻璃凹陷区域； 步骤S8、 将步骤S7形成的玻璃基底(201)与步骤S6形成的单晶硅衬底(100)进行键合， 得到微型风压风速集成传感器。 7.根据权利要求6所述的微型风速集成传感器的制作方法， 其特征在于， 非氧化环境采 用氢气环境。 权利要求书 1/2 页 2 CN 112129328 A 2 8.根据权利要求15任一项所述的微型风速集成传感器的检测。

8、方法， 其特征在于， 包 括以下步骤： 步骤a， 上电极板202、 凹陷处的空间、 下电极板102、 感压膜103、 真空腔101构成一个电 容式压力传感器， 可以用来测量流道内的实时风压； 步骤b， 当存在空气流动时， 流体会对流道的侧壁施加一定的压力， 当感压膜103上侧受 到压力时， 两侧的压力差会把使感压膜朝向真空腔一侧弯曲， 间接使得上下两电极板间距 变大， 电容值变小； 当一定流速的流体流经长直沟道时， 在长直沟道的上游与下游会产生压力差， 其值可 以由以下公式计算： 其中 其中， P为压强差， Qv为体积流速， C为摩擦系数， 为流体动力粘度， L为沟道长度， A为 沟道横截面积。

9、， DH为沟道水力直径； 当流体存在压力时， 在感压膜103上侧产生的压力会导致硅膜变形， 导致感压膜与电极 之间的极距发生变化， 改变所述的微型电容式压力传感器的电容Cm的变化， 根据其结构， 计 算公式为： 其中 r是硅膜片相对于真空的介电常数， 0为真空的介电常数， r是感压膜上任意一点 与感压膜中心的距离， r1为圆形感压膜的半径， (r)为膜片任意位置挠度， g为感压膜没有 发生形变时感压膜与电极板之间的距离； 因此， 分别测得上下游两个电容的电容值后便可以计算出上下游对应位置的气体压 力， 并做压差后可以计算出流道内部的气体体积流量。 权利要求书 2/2 页 3 CN 112129。

10、328 A 3 一种微型风压风速集成传感器及制作和检测方法 技术领域 0001 本发明涉及微机电系统领域， 尤其涉及一种微型风压风速集成传感器及制作检测 方法， 用于对风压和风速的实时精确测量。 背景技术 0002 微传感器由于其尺寸小、 性能好和可靠性高而广为应用。 目前常见的微压力传感 器主要有电容式和压阻式两种， 相比于压阻式压力传感器， 电容式压力传感器具有响应时 间短， 温度范围宽等优点。 电容式压力传感器又包括极距变化型和面积变化型， 相比于面积 变化型， 极距变化型电容式压力传感器对被测系统影响小且灵敏度高。 0003 流量传感器种类繁多、 结构复杂， 基于宏观原理的流量传感器分。

11、类方法多样， 但微 型流量传感器通常被分为热式与非热式两类。 与热式流量传感器相比， 非热式流量传感器 具有准确度高、 操作简易、 应用场合广等优点。 在非热式流量传感器中， 基于压差检测原理 的流量传感器是在工业检测和工程控制领域中应用最广泛的一种。 压差式流量传感器结构 简单、 线性度高、 制作成本低且信号处理方便， 并且已得到标准化的应用。 0004 在专利CN1603761A中公开了一种柔性平板波压差式微流量传感器， 其使用四个叉 指换能器和导电地层及激励层分别组成两个柔性平板波力传感器， 并用这两个传感器分别 测量两个微腔体中的压力得到压力差， 进而得到流体在微管道中的流动速度， 实。

12、现流体的 微流量测量。 因为采用柔性平板波作为探测媒介， 所以传感器具有较高的灵敏度， 但该传感 器结构复杂， 制作工艺繁琐， 稳定性不高； 微管道及微腔体均需湿法刻蚀工艺实现， 测量精 度易受影响； 传感器所使用的探测媒介柔性平板波是由多个叉指换能器组成， 成本较高。 在 专利CN2256527Y中公开了一种新型微流量传感器， 由压力敏感电桥检测出气体流经节流装 置前后在装置两端形成的压力差， 根据气体瞬时流量与差压值的正比关系直接标定出流量 值。 该传感器测量范围宽且响应速度快， 但是传感器通过压力敏感电桥测量节流装置两端 的电压， 精度低且灵敏度不高。 专利CN108254031A中公开。

13、了一种一种压差式气体微流量传 感器及其制作方法， 采用文丘里管形成压差， 分别在匀速沟道与喉道处设置两个取压通道 用以连接主管道与压阻式压力传感器， 设计中感压膜与主管道处于同一水平面中， 限制了 传感器体积的缩小， 取压通道的设计工艺略显复杂， 而且压阻式压力传感器温漂严重。 Oosterbroek等人于1997年， 利用硅和玻璃加工技术设计了一种集成式压力/流量传感器， 系统包括高精度电容式压力传感器和液压电阻器， 传感器制作工艺复杂， 虽然功耗和成本 较低， 但易受温度影响。 发明内容 0005 基于此些不足之处， 本发明目的在于提供了一种微型风压风速集成传感器及制作 检测方法， 该传感。

14、器具有良好的线性度和灵敏度； 传感器中的单晶硅衬底、 感压膜、 真空腔 为一个整体， 由紫外光刻、 深反应离子刻蚀和真空高温退火工艺一次形成， 无需真空密封工 艺， 结构与制作工艺简单， 稳定性和可靠性高； 采用电容式压力传感器测量风压变化， 避免 说明书 1/7 页 4 CN 112129328 A 4 了传统压差式流量传感器使用压阻原理测量压力时， 容易遇到的因为环境温度变化产生的 误差以及解构稳定性等固有问题。 0006 本发明的目的可以通过以下技术方案实现： 0007 本发明的一种微型风速集成传感器， 包括玻璃基底(201)及其下方的单晶硅衬底 (100)； 0008 所述单晶硅衬底(。

15、100)上表面两端对称设置两个真空腔(101)， 两个真空腔(101) 上方为感压膜， 在两个感压膜上方设置有下电极板(102)； 0009 所述玻璃基底(201)下方两端开有两个凹陷， 两个凹陷分别为上游凹陷(301)和下 游凹陷(303)， 两个凹陷下方设有两个上电极板(202)， 两个凹陷之间为一个长直沟道 (302)； 0010 所述下电极板(102)、 上电极板(202)相对应放置； 0011 所述真空腔(101)、 凹陷、 下电极板(102)、 上电极板(202)构成两个电容式压力传 感器； 所述两个电容式压力传感器分居于长直沟道(302)的两端， 其中心位于长直沟道所在 直线上，。

16、 上游凹陷(301)的空腔和下游凹陷(303)的空腔形成两个电容式压力传感器的介电 层。 0012 进一步， 两个真空腔(101)的截面形状、 两个凹陷的截面形状、 两个上电极板(102) 与两个下电极板(202)为圆形或正方形。 0013 进一步， 两对真空腔(101)、 凹陷、 上电极板(102)与下电极板(202)， 其中心对应处 于同一轴线上。 0014 进一步， 真空腔(101)采用空洞层上硅技术制作， 成柱状空间。 0015 进一步， 两个电容式压力传感器的两端设有气体的出/入口。 0016 本发明的一种微型风速集成传感器的制作方法， 其技术方案包括以下步骤： 0017 步骤S1、。

17、 根据感压膜和真空腔(101)的尺寸绘制出单晶硅沟槽的图形， 设计相应的 掩模版； 0018 步骤S2、 提供一个晶向， 低电阻率(0.001.cm)的单晶硅衬底(100)， 对单 晶硅结构层的上表面进行清洗， 利用甩胶机将光刻胶均匀地涂抹在单晶单晶硅衬底(100) 的上表面， 形成光刻胶层； 0019 步骤S3、 将掩模版上的图形与单晶硅衬底(100)上表面的图形进行精准套合， 选用 UV紫外光对其进行曝光处理； 0020 步骤S4、 利用深反应离子刻蚀DRIE工艺将光刻胶上的图形转移到单晶硅结构上， 形成带有深沟槽阵列的单晶硅层； 0021 步骤S5、 去胶、 清洗， 非氧化环境、 温度为。

18、1200、 低真空度的压力环境条件下， 退 火约15min， 形成空洞层上硅结构， 制作出感压膜与真空腔(101)； 0022 步骤S6、 在两个真空腔(101)上方对应的感压膜上各固定一个金属电极板， 并在金 属电极板上方固定下电极， 形成下电极板(102)； 0023 步骤S7、 在玻璃基底(201)上制作出两个一定面积的镂空的环形凹陷区域、 气体出 入口以及一条长直沟道(302)， 通过Au/Ti反应溅射法， 将上电极板(202)覆盖在玻璃凹陷区 域； 0024 步骤S8、 将步骤S7形成的玻璃基底(201)与步骤S6形成的单晶硅衬底(100)进行键 说明书 2/7 页 5 CN 112。

19、129328 A 5 合， 得到微型风压风速集成传感器。 0025 进一步， 非氧化环境采用氢气环境。 0026 一种微型风速集成传感器的检测方法， 包括以下步骤： 0027 步骤a， 上电极板202、 凹陷处的空间、 下电极板102、 感压膜103、 真空腔101构成一 个电容式压力传感器， 可以用来测量流道内的实时风压； 0028 步骤b， 当存在空气流动时， 流体会对流道的侧壁施加一定的压力， 当感压膜103上 侧受到压力时， 两侧的压力差会把使感压膜朝向真空腔一侧弯曲， 间接使得上下两电极板 间距变大， 电容值变小； 0029 当一定流速的流体流经长直沟道时， 在长直沟道的上游与下游会。

20、产生压力差， 其 值可以由以下公式计算： 0030其中 0031 其中， P为压强差， Qv为体积流速， C为摩擦系数， 为流体动力粘度， L为沟道长 度， A为沟道横截面积， DH为沟道水力直径； 0032 当流体存在压力时， 在感压膜103上侧产生的压力会导致硅膜变形， 导致感压膜与 电极之间的极距发生变化， 改变所述的微型电容式压力传感器的电容Cm的变化， 根据其结 构， 计算公式为： 0033 0034 其中 r是硅膜片相对于真空的介电常数， 0为真空的介电常数， r是感压膜上任意 一点与感压膜中心的距离， r1为圆形感压膜的半径， (r)为膜片任意位置挠度， g为感压膜 没有发生形变。

21、时感压膜与电极板之间的距离； 0035 因此， 分别测得上下游两个电容的电容值后便可以计算出上下游对应位置的气体 压力， 并做压差后可以计算出流道内部的气体体积流量。 0036 本发明具有以下技术效果： 0037 本发明的基底、 感压膜、 真空腔由紫外光刻、 深反应离子刻蚀和真空高温退火工艺 一次形成， 与传统使用键合方式形成真空腔不同， 无需真空密封工艺， 具有更好的气密性和 稳定性； 本发明可通过改变长直沟道的长度来调整传感器的灵敏度， 沟道的长度越长， 传感 器的灵敏度越高； 本发明可通过选择适中的长直沟道截面积， 实现较好的线性度和灵敏度。 0038 本发明采用圆形电极板方便计算出电容。

22、值， 使得优化与仿真过程更加方便； 而采 用正方形电极板则方便加工， 节省成本。 0039 本发明的真空腔采用采用空洞层上硅技术制作， 位置在所述的单晶硅衬底(100) 的上表面， 成柱状空间。 这使得真空腔、 单晶硅基底与感压膜形成一个整体， 省去真空密封 工艺， 提高了稳定性、 可靠性。 附图说明 0040 图1为微型风压风速集成传感器结构图， 图1(a)为微型集成传感器结构主图； 图1 (b)为微型集成传感器结构俯视图。 0041 图2为实施例制作流程图， 图2(a)传感器的低阻率的单晶硅衬底； 图2(b)为利用深 说明书 3/7 页 6 CN 112129328 A 6 反应离子刻蚀(。

23、DIRE)单晶硅衬底上形成的硅沟槽阵列的剖视图； 图2(c)为单晶硅衬底在高 温真空环境中退火1015分钟形成的真空腔； 图2(d)为在感压膜表面固定金属层， 并在金 属层上方固定下电极； 图2(e)为玻璃基底上的长直沟道， 圆形凹陷与下表面通过Au/Ti反应 溅射形成的上电极； 图2(f)为图2(e)的俯视图； 图2(g)为将单晶硅衬底与玻璃基底键合形 成的微型风压风速集成传感器。 0042 图3为集成传感器检测系统的原理框图。 0043 图4为软件总流程图。 0044 图中， 100、 单晶硅衬底； 101、 真空腔； 102、 下电极板； 103、 感压膜； 201、 玻璃基底； 202。

24、、 上电极板； 301、 上游凹陷； 302、 长直沟道； 303、 下游凹陷。 具体实施方式 0045 下面结合附图并通过相应的计算公式来阐述本发明的工作原理以及传感器的制 造方法。 0046 实施例1： 0047 一种微型风压风速集成传感器， 如图1所示， 包括单晶硅衬底100、 玻璃基底201、 真 空腔101、 感压膜103、 上游凹陷301、 长直沟道302、 下游凹陷303、 上电极板202、 下电极板102 组成。 单晶硅衬底100、 感压膜103为同一材料的一个整体。 单晶硅衬底100和感压膜103之间 形成两个密闭真空腔101， 真空腔101为截面为环形的柱状空间。 玻璃基底。

25、201下表面开有两 个镂空的环形凹陷区域， 两个凹陷区域均覆盖有上电极板202， 凹陷处的两端设有气体出/ 入口， 感压膜相应位置处各固定一个金属层作为下电极板102。 单晶硅衬底100与玻璃基底 201通过阳极键合在一起， 形成微流量传感器的主体-长直沟道， 上游凹陷301的空腔和下游 凹陷303的空腔形成两个电容式压力传感器的介电层部分。 0048 本发明的一种微型风压风速集成传感器的制作方法， 包括以下步骤： 0049 步骤S1、 根据感压膜(103)和真空腔(101)的尺寸绘制出单晶硅沟槽的图形， 设计 相应的掩模版； 0050 步骤S2、 采用低电阻率(0.001.cm)的单面抛光的。

26、单晶单晶硅衬底， 对单 晶硅结构层的上表面进行清洗， 利用甩胶机将光刻胶400均匀地涂抹在单晶单晶硅衬底的 上表面， 形成光刻胶层； 0051 步骤S3、 将掩模版上的图形与单晶单晶硅衬底上表面的图形进行精准套合， 选用 UV紫外光对其进行曝光处理； 0052 步骤S4、 利用DRIE(深反应离子刻蚀)工艺将光刻胶上的图形转移到单晶硅结构 上， 形成带有深沟槽阵列的单晶硅层； 0053 步骤S5、 去胶、 清洗， 在高温高压且无氧的环境中退火一段时间， 在退火过程中单 晶单晶硅衬底表面和沟槽上端的硅原子发生自动迁移， 沟槽上的导角开始变圆， 之后硅沟 槽开始慢慢封闭并形成掩埋的真空腔101； 。

27、0054 步骤S6、 在两个真空腔上方对应的感压膜上各固定一个金属层， 并在金属层上方 固定电极层； 0055 步骤S7、 在玻璃基底(201)上制作出两个一定面积的镂空的环形凹陷区域、 气体出 入口以及长直沟道， 通过Au/Ti反应溅射法， 将金属电极板覆盖在玻璃凹陷区域； 说明书 4/7 页 7 CN 112129328 A 7 0056 步骤S8、 将步骤S7形成的玻璃基底201与步骤S6形成的单晶单晶硅衬底进行键合， 得到微型风压风速集成传感器。 0057 图2为发明一个实施例的制作流程图。 根据感压膜(103)和真空腔(101)的尺寸绘 制出单晶硅沟槽的图形， 设计相应的掩模版感压膜。

28、半径250 m， 两个感压膜圆心相距4500 m， 硅沟槽选择的是方形孔， 孔径大小为1.2 m， 相邻孔中心之间的间距为2.4 m。 图2(a)为采 用的低阻率的单晶单晶硅衬底， 利用甩胶机将光刻胶400均匀地涂抹在单晶硅衬底的上表 面， 形成光刻胶层， 并用UV紫外光进行曝光处理。 图2(b)为利用深反应离子刻蚀(DIRE)单晶 硅衬底上形成的硅沟槽阵列的剖视图， 利用DRIE(深反应离子刻蚀)工艺将光刻胶上的图形 转移到单晶硅结构上， 形成带有深沟槽阵列的单晶硅层， 104为刻蚀形成的直径较小的硅 柱。 图2(c)为加工后的单晶硅在温度1200左右， 压力小于110-3Pa的高真空环境中。

29、退火 1530分钟形成的结构。 在该条件下， 刻蚀形成的硅柱104的凸角处的硅原子向凹角处迁 移， 同时沟槽上的直角开始变圆， 之后相邻的硅柱在退火过程中慢慢结合在一起形成感压 膜103， 感压膜下方形成两个真空腔101， 拥有极好的气密性。 图2(d)为在感压膜的两端相应 位置出固定两个金属层作为两个下电极板102。 图2(e)、 图2(f)为在玻璃基底201下表面形 成两个一定的镂空区域、 气体出入口与长直沟道， 再通过Au/Ti反应溅射将两个上电极板 202覆盖在玻璃凹陷区域图2(e)为主视图、 图2(f)为背面的俯视图， 镂空区域半径为250 m， 深度为2 m， 圆心间距为4500 。

30、m， 长直沟道长4000 m， 宽30 m深6 m。 图2(g)为将步骤S7形成 的玻璃基底201与步骤S6形成的单晶单晶硅衬底100通过阳极键合在一起， 形成微型流量传 感器。 0058 此时上电极板202、 凹陷处的空间、 下电极板102、 感压膜103、 真空腔101构成一个 电容式压力传感器， 可以用来测量流道内的实时风压： 当存在空气流动时， 流体会对流道的 侧壁施加一定的压力， 当感压膜上侧受到压力时， 两侧的压力差会把使感压膜朝向真空腔 一侧弯曲， 间接使得上下两电极板间距变大， 电容值变小. 0059 当凹陷处的空间远大于沟道时， 可以形成一段压差变化可以忽略的流段， 方便检 。

31、测。 在大流速的情况下具有较好的灵敏度。 可以通过改变长直沟道的截面积和长度来改变 传感器的线性度和灵敏度， 也可以改变沟道的形状来得到较高的灵敏度。 0060 图3所示为集成传感器检测系统的原理框图， 检测原理是： 当一定流速的流体流经 长直沟道时， 在长直沟道的上游与下游会产生压力差， 其值可以由以下公式计算： 0061 0062 其中， P为压强差， Qv为体积流速， C为摩擦系数， 为流体动力粘度， L为沟道长 度， A为沟道横截面积， DH为沟道水力直径。 0063 当流体存在压力时， 在感压膜102上侧产生的压力会导致硅膜变形， 导致感压膜与 电极之间的极距发生变化， 改变所述的微。

32、型电容式压力传感器的电容Cm的变化， 根据其结 构， 计算公式为： 0064 0065 其中 r是硅膜片相对于真空的介电常数， 0为真空的介电常数， r是感压膜上任意 说明书 5/7 页 8 CN 112129328 A 8 一点与感压膜中心的距离， r1为圆形感压膜的半径， (r)为膜片任意位置挠度， g为感压膜 没有发生形变时感压膜与电极板之间的距离。 0066 对于圆形感压膜， 其变形公式由板壳理论公式可以推导出： 0067 0068 式中， D为抗弯刚度， 其表达式为： 0069 0070 其中E为杨氏模量， 为泊松比， t为感压膜厚度。 0071 0072 C0为初始状态下电容传感器。

33、的电容值， Cm为任意压差下的电容值。 0073 因此， 分别测得上下游两个电容的电容值后便可以计算出上下游对应位置的气体 压力， 并做压差后可以计算出流道内部的气体体积流量。 0074 在本实施例中， 按照该尺寸获得的传感器， 在0.8-2.4m/s的流速区间内， 压差最大 为0.012MPa， 电容值最小为0.053pF。 0075 因此， 根据本实施例的传感器尺寸参数， 可以得到对于检测系统的功能要求： 0076 (1)需要同时测量两个电容值； 0077 (2)测量精度应当达到飞法量级； 0078 (3)性能稳定， 可以实现持续测量； 0079 可以考虑附加的功能包括： 0080 (1)。

34、温度补偿功能； 0081 (2)电路能够实现外围扩展， 以便能够依照实际情况增加传感器的测量范围； 0082 如图3所示， 其中测量微小电容值需要专用的微弱电容信号检测芯片， 例如 AD7746； 同时实现多电容的测量可以考虑多路模拟开关； 此外还需要微处理器， 本实施例采 用STC89C52， LabView上位机， 电容式压力传感器通过多模拟开关连接AD7746和STC89C52， 最后和LabView上位机相连； 软件总流程图如图4所示， 用STC89C52单片机控制多路模拟开 关用于接通或者断开电路中的信号， 并对AD7746初始化， 分别读取两个电容值， 进行数据打 包通过串口发送至。

35、上位机， 根据上述公式计算得到长直管道内的气体流速。 数据显示、 分析 和存储功能对于检测系统是不可或缺的， 将气压值、 电容值和气体流速值通过LabVIEW上位 机显示出来， 便于对数据进行分析和存储。 0083 综上， 本发明的一种微型风压风速集成传感器及制作方法， 涉及到MEMS领域。 一种 微型风速集成传感器， 其特征在于， 一单晶硅衬底及集成于该单晶硅衬底上的两个真空腔 与两个下电极板， 一玻璃基底及集成于该基底上的两圆形凹陷、 一个长直沟道与两个上电 极板。 所述的真空腔、 凹陷、 上下电极板构成两个电容式压力传感器。 所述两个电容式压力 传感器分居于长直沟道的两端， 其中心位于长。

36、直沟道所在直线上。 本发明的单晶硅衬底、 感 压膜、 真空腔为一个整体， 空洞层上硅技术形成， 无须真空密封工艺， 提高了稳定性、 可靠 说明书 6/7 页 9 CN 112129328 A 9 性； 本发明的长直沟道由硅和玻璃键合形成， 制作工艺简单； 本发明由微压力传感器和微流 量传感器集成制得， 可以测量风压、 风速， 且使用量程大。 0084 在本说明书的描述中， 参考术语 “一个实施例” 、“一些实施例” 、“示意性实施例” 、 “示例” 、“具体示例” 、 或 “一些示例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、 结 构、 材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。。

37、 在本说明书中， 对上述术语的 示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。 而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或者特 点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 0085 尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 本领域的普通技术人员可以理解： 在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、 替换和变型， 本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。 说明书 7/7 页 10 CN 112129328 A 10 图1 说明书附图 1/3 页 11 CN 112129328 A 11 图2 说明书附图 2/3 页 12 CN 112129328 A 12 图3 图4 说明书附图 3/3 页 13 CN 112129328 A 13 。