公开(公告)号：CN109212326B

公开(公告)日：2020-10-02

申请号：CN201811243886.7

申请日：2018-10-24

申请人： 清华大学

发明人： 何金良 ,  胡军 ,  韩志飞 ,  薛芬 ,  王善祥 ,  张波 ,  曾嵘

IPC分类号： G01R29/08

摘要： 一种基于压电效应和压阻效应多模态耦合的微型电场传感器件，包括沿水平方向放置的半导体薄膜，所述半导体薄膜的下方设有水平方向放置的衬底，所述半导体薄膜与衬底之间通过中间夹层支撑形成腔体结构，所述半导体薄膜的上表面均设有压阻材料，所述压阻材料包括横向‑横向模态的压电膜、横向‑纵向模态的压电块，横向‑横向模态中，所述半导体薄膜的顶面设有压电膜；横向‑纵向模态中，所述半导体薄膜的底面设有压电块。其有益效果是：体积小、集成程度高，有效降低电路温漂、降低零点漂移、提升测量精度，可实现宽频带、高场强及复杂环境下的电场准确测量，在带电情况下也可进行。

公开(公告)号：CN109212328A

公开(公告)日：2019-01-15

申请号：CN201811243890.3

申请日：2018-10-24

申请人： 清华大学

发明人： 胡军 ,  薛芬 ,  何金良 ,  杨钧清 ,  王善祥 ,  张波 ,  曾嵘

IPC分类号： G01R29/08

CPC分类号： G01R29/0878

摘要： 一种基于压电效应的高精度高场强电容式微型电场测量传感器件，包括压电薄膜层，所述压电薄膜层的下方附着有上电极层，所述上电极层通过支撑层实现支撑，所述上电极层的下方设有固定参考层，所述固定参考层与阻抗检测装置电连接，所述上电极层通过电极引导柱与阻抗检测装置电连接。其有益效果是：具有较大的电场测量范围、较高的响应和灵敏度，以及可调控的线性度，除了工业生产大型电器设备的实时监控，还能够满足电网稳态运行监测及过电压故障暂态信号的识别等需求。

公开(公告)号：CN109437089B

公开(公告)日：2021-12-14

申请号：CN201811243883.3

申请日：2018-10-24

申请人： 清华大学

发明人： 胡军 ,  薛芬 ,  何金良 ,  刘洋 ,  王善祥 ,  余占清 ,  曾嵘

IPC分类号： B81B7/02 ,  B81C1/00 ,  G01R29/08

摘要： 一种悬臂梁结构的微型电场传感器的制备工艺流程，依次进行一下步骤：蚀硅衬底材料形成对准标记，加热硅片，沉积压电薄膜PZT，图形化刻蚀，释放硅片欧姆接触区，蒸发金属电极，刻蚀悬臂梁，对硅片底部实施减薄工艺，图形化刻蚀减薄后的硅片底部，键合底座，对加工后的晶片进行划片。其有益效果是：保障了传感器件的稳定性和耐久性。

公开(公告)号：CN110749847B

公开(公告)日：2021-11-12

申请号：CN201910973869.7

申请日：2019-10-14

申请人： 清华大学

发明人： 何金良 ,  胡军 ,  韩志飞 ,  薛芬 ,  张波 ,  余占清 ,  曾嵘 ,  李琦 ,  庄池杰

IPC分类号： G01R33/12

摘要： 一种基于直流偏置磁场的最优直流偏置磁场值的确定方法，其步骤依次为：利用能量最小原理确定材料在直流偏置磁场中稳定状态下的磁化情况、建立单畴物理模型、采用数值计算的方法确定材料在直流偏置磁场下的稳定状态、确定器件灵敏度达到最优的直流偏置磁场大小。其有益效果是：对于不同类型材料，材料的各向异性常数K以及MD也会影响最优直流偏置磁场的选取，可通过相同方法进行分析。

公开(公告)号：CN110775938A

公开(公告)日：2020-02-11

申请号：CN201910973280.7

申请日：2019-10-14

申请人： 清华大学

发明人： 胡军 ,  何金良 ,  韩志飞 ,  薛芬 ,  余占清 ,  曾嵘 ,  张波 ,  李琦

IPC分类号： B81C1/00 ,  G01R3/00 ,  G01R29/08

摘要： 一种基于逆压电效应的电容-悬臂梁式电场测量传感器件的制备工艺流程，包括硅晶片加工步骤、SOI晶片加工步骤、组合步骤，所述硅晶片加工步骤、SOI晶片加工步骤、组合步骤依次进行。其有益效果是：采用微加工技术制备传感器，实现传感器的小体积和低成本，有利于工业批量生产；制备流程保证了传感器的可靠性；制备过程将压电材料制备技术与硅微加工技术相结合，保证了工艺的兼容性；流程设计保证了工艺步骤的最简化和生产周期的最小化。

公开(公告)号：CN109212327A

公开(公告)日：2019-01-15

申请号：CN201811243889.0

申请日：2018-10-24

申请人： 清华大学

发明人： 何金良 ,  胡军 ,  薛芬 ,  刘洋 ,  王善祥 ,  韩志飞 ,  庄池杰 ,  曾嵘

IPC分类号： G01R29/08

摘要： 一种具有悬臂梁结构的高灵敏度微型电场传感器件，包括底座，所述底座上通过固定件安装有半导体薄膜，所述半导体薄膜掺杂内镶嵌所述离子掺杂电阻区，所述压电薄膜沉积在半导体薄膜顶面。其有益效果是：保证了电场传感器具有灵敏度高、动态范围广、频率范围宽的应用目标。半导体薄膜离子掺杂区响应幅值大，器件灵敏度高。采集电力系统的稳定运行特征量外，可监测故障及各种过电压的特征，为电网故障诊断及绝缘配合等研究提供精确的大数据。易于微型化，集成化程度高，成本低，适合批量生产，因而适用于大电网线路及电气设备的密集型布置，以全面采集电气信息，反映电力系统的特征。

公开(公告)号：CN109342836B

公开(公告)日：2021-03-26

申请号：CN201811246208.6

申请日：2018-10-24

申请人： 清华大学

发明人： 何金良 ,  胡军 ,  薛芬 ,  韩志飞 ,  刘洋 ,  王善祥 ,  庄池杰 ,  曾嵘

IPC分类号： G01R29/12

摘要： 一种基于压电压阻式宽频高场强微型电场传感器的生产工艺，包括硅基晶片加工步骤、玻璃加工步骤、组合装配步骤。其有益效果是：采用微加工技术，可以实现电场传感器的小体积复杂结构，进而减小传感器本身对外电场的畸变影响；本发明对于传感器不同界面采用不同键合方式，对于不同结构采用针对性的微加工工艺，对于不同加工步骤采用可兼容的加工流程，有利于提高传感器的可靠性与实用性。

公开(公告)号：CN104267266A

公开(公告)日：2015-01-07

申请号：CN201410488022.7

申请日：2014-09-23

申请人： 清华大学

发明人： 何金良 ,  胡军 ,  薛芬 ,  王善祥 ,  余占清 ,  曾嵘

IPC分类号： G01R29/12

摘要： 本发明涉及一种基于压电弯折效应的电场测量传感装置，属于电场传感技术领域。本装置中，两个极化方向相反的压电纤维层相互叠压，叠压后的压电纤维层与上电极层相互粘合，形成电容上极板，参考层与下电极层相互粘合，形成电容下极板，电容上极板和电容下极板的两端分别固定在左、右两个夹持紧固件之间。阻抗测量装置的两个输入端分别与上电极层和下电极层相连。本传感装置利用压电纤维层的压电效应，通过端部紧固将伸长形变转化为定向弯折形变，测量弯折压电纤维层与参考层构成的平行电容反映电场大小。本发明具有较高的电容响应及灵敏度，并具有更好的温度稳定性和更大的测量范围，为智能监测系统提供了高性能、低成本、安全可靠的电场传感器。

公开(公告)号：CN111017861A

公开(公告)日：2020-04-17

申请号：CN201910973278.X

申请日：2019-10-14

申请人： 清华大学

发明人： 何金良 ,  胡军 ,  韩志飞 ,  薛芬 ,  余占清 ,  曾嵘 ,  张波 ,  李琦 ,  庄池杰

IPC分类号： B81B3/00 ,  G01R29/08

摘要： 一种基于逆压电效应的电容-悬臂梁微型式电场测量传感器件,包括衬底，所述衬底可以由玻璃、硅等材料制备。所述衬底与半导体薄膜一端连接固定，所述衬底上覆盖有半导体薄膜，所述半导体薄膜的顶面设有上电极、压电层，所述衬底的顶面中部设有矩形的腔体，所述腔体内部设有下电极，所述压电层沿所述腔体的边缘设有“C”形结构的缝隙，所述腔体通过所述缝隙与外接连通。其有益效果是：提高了器件的灵敏度、够提高测量灵敏度以及响应线性度、结构与微加工方式兼容，可以进行工业化大批量生产、器件温度稳定性高、适用于不同电场测量环境。

公开(公告)号：CN110749780A

公开(公告)日：2020-02-04

申请号：CN201910973887.5

申请日：2019-10-14

申请人： 清华大学

发明人： 何金良 ,  胡军 ,  韩志飞 ,  杨光照 ,  薛芬 ,  余占清 ,  曾嵘 ,  张波 ,  李琦 ,  庄池杰

IPC分类号： G01R29/08

摘要： 一种基于面内轴向逆磁电效应的多层复合材料电场测量传感装置，包括铁电材料相，铁磁材料相，粘结层,所述铁电材料相和铁磁材料相之间通过粘结层相互耦合，所述粘接层起到界面连接及应变耦合作用，所述电材料相，铁磁材料相，粘结层处于直流偏置磁场下，电场导致铁电相材料产生形变，铁电相材料的形变耦合至铁磁材料相，利用磁场传感器对材料附近磁场变化进行测量，优化偏置磁场可优化传感装置的灵敏度。其有益效果是：应用逆磁电效应实现磁能和电能的相互转换，因此装置可以测量的电场的带宽很大，可方便地测量高强度、高频率的电场，所测电场工作范围可达100kV/cm以上。