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资料介绍
MEMS微悬臂梁传感器技术原理
引言
MEMS微悬臂梁传感器是最基础的MEMS结构之一，其结构简单、灵敏度高，在质量传感、表面应力检测和生物传感中具有广泛应用。2026年，深圳大学许威团队提出CMOS-MEMS单片集成传感系统，将电容式微悬臂梁阵列与片上信号处理电路集成，实现1.8mm/s的流量分辨率和2mK的温度分辨率。本文系统介绍MEMS微悬臂梁传感器的技术原理及典型应用。
工作原理
静态模式
微悬臂梁在表面应力作用下发生弯曲，通过检测位移量感知外界物理量。表面应力来源于分子吸附、热膨胀或生物分子结合。
动态模式
微悬臂梁在其谐振频率下振动，当质量吸附在梁表面时，谐振频率发生变化。通过测量频率偏移可检测质量变化，灵敏度可达纳克级。
检测方式
光学检测
利用激光反射和位置敏感探测器测量悬臂梁位移，灵敏度高，但系统复杂，适合实验室环境。
压阻检测
在悬臂梁根部集成压阻电阻，弯曲时电阻变化，电信号易读取，适合集成化应用。
电容检测
悬臂梁与固定电极构成电容器，位移引起电容变化，灵敏度高、功耗低，适合CMOS集成。
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| 843-MEMS微悬臂梁传感器技术原理.docx | 37K |
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