傳感新品

【溫州大學：研發基于銅/石墨烯復合薄膜的柔性應變傳感器】

研究分析了一種具有扭轉低干擾、防水和自粘特性的柔性應變傳感器，該傳感器以銅/石墨烯微裂紋復合膜作為應變敏感層，以自粘硅膠作為防水和自粘層。該傳感器具有響應范圍廣（應變能力高達 110%）、靈敏度高（測量系數為 847.87（92% < ε < 110%））、傳感耐久性好（在 25% 應變下的響應周期為 10000 次）等特點，并能檢測超小應變（0.2% 應變）。此外，該傳感器在不同應變水平（0%-40%）和狀態（未扭轉、扭轉 90° 和扭轉 180°）下表現出相似的實時動態響應，表明其具有扭轉低干擾的特性。此外，自粘性硅膠可使傳感器直接粘附在皮膚表面，減少運動偽影，提高水下活動時監測復雜應變狀態的準確性。因此，該柔性應變傳感器有望成為水下使用的下一代柔性應變傳感器。

圖文導讀

圖1.MGCC傳感器的工作原理

圖2.MGCC傳感器的表征

圖3.MGCC的傳感性能

圖4.MGCC傳感器的扭轉和自粘測試

圖5.MGCC傳感器的防水測試

圖6.用于人體運動檢測的MGCC傳感器

小結

本研究提出了一種高靈敏度的應變傳感器，該傳感器具有扭轉、低干擾、自粘性和防水性。傳感器設計基于裂紋橋接機制，該機制包括將石墨烯薄膜摻入銅膜中。這種設計有效地解決了與基于裂紋的應變傳感器相關的響應范圍有限和重復性差的問題。此外，敏感膜上覆蓋有硅膠，具有防水和自粘性能。此外，這種涂層限制了裂紋島的擴展自由度，允許裂紋島之間更好地斷開和重新連接，從而提高傳感器的整體性能。

鑒于這些機制，MGCC應變傳感器表現出高達847.87（92%< ε <110%）的應變系數，110%的寬響應范圍和25%應變下10000次循環的穩定動態響應。此外，它還可以檢測超小應變（0.2%應變）。此外，該應變傳感器在小于 40% 的應變拉伸下對 0°–180° 的扭轉敏感度低，表明它具有一定程度的扭轉低干擾。它還展示了凹凸應變的準確分辨率。因此，MGCC傳感器可用于監測水下活動、人體生理和運動。該傳感器的出色性能使其成為電子皮膚、水下機器人和醫療保健應用的有前途的候選者。

傳感動態

【武漢敏聲擬投資30億元建總部及濾波器研制基地】

1月5日，武漢敏聲高端射頻濾波器研發生產基地項目與武漢東湖高新區簽約。項目投資30億元，在光谷左嶺街道落地，達產后產能約為每月1萬片，該項目是2024年光谷首個簽約項目。

據悉，射頻前端芯片是移動智能終端產品核心組成部分之一，是移動通信的基礎，其中濾波器是射頻前端芯片中價值最高、增長最快的細分領域，國產化率偏低，已被納入國家“十四五”規劃前沿領域攻關項目。

該項目由致力于射頻前端BAW高端濾波器制造的武漢敏聲新技術有限公司主導投資，董事長孫成亮也是武漢大學教授，他聯合多名國際知名業內專家于2019年共同創立敏聲，申請專利200多項，已具備從設計到制造的完全自主知識產權。

去年7月，武漢敏聲與北京賽微電子合作共建的“敏聲-賽萊克斯北京8英寸BAW濾波器聯合生產線”實現量產，產能每月2000片，已拿到客戶批量訂單。敏聲總部及基地落戶，將助力光谷提升集成電路產業集聚度和顯示度。

光谷是全國四大集成電路產業基地之一，不斷加強關鍵核心技術攻關、支持前沿引領技術創新，構建了以存儲芯片為主、化合物芯片競相發展的產業體系。近一年，子牛亦東等產業鏈核心企業落戶。

【中國電科MEMS傳感器產業創新基地揭牌，可新增2000萬只（套）年生產能力】

傳感器專家網獲悉，近日，集團下屬中國電科產業基礎研究院投資建設的MEMS傳感器產業創新基地在河北石家莊竣工揭牌。新建的MEMS傳感器封裝測試與系統集成產品線，可新增2000萬只（套）年生產能力。

MEMS傳感器是重要的汽車電子器件，具有高集成、高可靠性和智能化等特點，可精確完成汽車全天候定位定向。以MEMS傳感器為核心打造的慣性導航系統，能在GPS、北斗、5G等信號不佳時，利用感知的道路信息和對汽車航跡的推演，提供即時定位和導航功能。

MEMS傳感器產業創新基地項目集MEMS研發、設計、制造、封裝測試和系統集成于一體，能夠滿足航空航天、新能源汽車、人工智能等戰略新興行業對MEMS核心產品的需求。

【前博世半導體廠長 Christian Koitzsch 接任臺積電歐洲子公司總裁】

1 月 7 日消息，德累斯頓（Dresden）Silicon Saxony 首席執行官貝森伯格（Frank B?senberg）證實，Christian Koitzsch 將擔任臺積電歐洲半導體制造子公司 ESMC 的總裁一職，未來有望負責德勒斯登新廠的建廠。

Koitzsch 出身物理學博士，曾在羅伯特?博世擔任過不同主管職位，并于 2021 年 7 月出任德累斯頓晶圓廠的廠長。

公開資料顯示，博世這座 12 英寸晶圓廠主要生產車用芯片，以高度自動化聞名，號稱是歐洲最先進的晶圓廠，而臺積電德國工廠選址正好在隔壁。

臺積電去年 8 月宣布，將在德國東部的德累斯頓成立合資公司“歐洲半導體制造公司”，持股 70%，博世、英飛凌、恩智浦等歐洲半導體業者各持股 10% 。

這是臺積電在歐洲的第一座生產基地，預計 2027 年底投產。該項目總投資額超 100 億歐元（當前約 783 億元人民幣），德國政府將給予 50 億歐元（IT之家備注：當前約 391.5 億元人民幣）的補貼。

【壓力傳感器的工作原理及其應用】

壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業，下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應用。

1、應變片壓力傳感器原理與應用

力學傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。

在了解壓阻式力傳感器時，我們首先認識一下電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉換和CPU）顯示或執行機構。

2、陶瓷壓力傳感器原理及應用

抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，標準的信號根據壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應變式傳感器相兼容。通過激光標定，傳感器具有很高的溫度穩定性和時間穩定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃，并可以和絕大多數介質直接接觸。

陶瓷是一種公認的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的材料。陶瓷的熱穩定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達-40～135℃，而且具有測量的高精度、高穩定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號強，長期穩定性好。高特性，低價格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢，在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴散硅壓力傳感器。

3、擴散硅壓力傳感器原理及應用工作原理

被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產生與介質壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。

4、藍寶石壓力傳感器原理與應用

利用應變電阻式工作原理，采用硅-藍寶石作為半導體敏感元件，具有無與倫比的計量特性。

藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會發生滯后、疲勞和蠕變現象；藍寶石比硅要堅固，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000 OC以內），因此，利用硅-藍寶石制造的半導體敏感元件，對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍寶石的抗輻射特性極強；另外，硅-藍寶石半導體敏感元件，無p-n漂移，因此，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復性，確保了高成品率。

用硅-藍寶石半導體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在最惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價比高。

表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構成：鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質外延性應變靈敏電橋電路的藍寶石薄片，被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產生形變，該形變被硅-藍寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會發生變化，變化的幅度與被測壓力成正比。

傳感器的電路能夠保證應變電橋電路的供電，并將應變電橋的失衡信號轉換為統一的電信號輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測壓力轉換為應變片形變，從而達到壓力測量的目的。

5、壓電壓力傳感器原理與應用

壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應就是在這種晶體中發現的，在一定的溫度范圍之內，壓電性質一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質完全消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應力的變化電場變化微小（也就說壓電系數比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數，但是它只能在室溫和濕度比較低的環境下才能夠應用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以已經得到了廣泛的應用。

現在壓電效應也應用在多晶體上，比如現在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。

壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態測量，因為經過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態的應力。

壓電傳感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發動機內部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。

審核編輯 黃宇