微辐射热计设计与仿真

从军事和执法使用的夜视摄像机,对数字红外热成像等医学成像技术,热图像传感器变得无处不在。随着这项技术的越来越多的商业应用,热相机业务一直很好地增长,预计这一增长将加速。

基于MEMS的成像和检测

图1:未冷却红外成像产品bob娱乐官网入口

热(红外线)摄像机采用的最广泛使用的传感技术基于未冷却的微钻头。它们通常以网格排列,使得可以形成热量图像。

设计挑战

微电压仪主要是热传感器,因此了解其电热特性是设计人员面临的关键挑战之一。电流 - 电压(IV),电压 - 温度(VT)和热时间常数(TC)是需要模拟和优化的关键性能特性。

bob app官方下载 提供了模拟这些特性和探索设计变化的完整解决方案。该解决方案基于MEMS特定的实体建模和有限元工具。首先,使用CoventorWare的定义材料属性,过程信息和布局流程驱动的设计条目。这些数据用于构建一个3D模型,用户可以使用它MEMS优化的网格发生器。可以在CoventorWare的Memmech求解器中运行模拟,并可以表格格式,2D图形或3D可视化检查结果。

微泡仪设计流量在Coventorware(比勒陀利亚大学的示例设计)

图2:Coventorware中的微生物计设计流程(比勒陀利亚大学的示例设计)

Memmech求解器用于模拟微电压器的电热和电热 - 电动机构行为。这种多功能求解器允许用户将电压和温度配置文件作为输入,以模拟稳态和瞬态响应。由于传导和对流引起的热传递的影响可以在模拟中容易地结合。

MEMS设计探索

为了模拟IV和VT曲线,将分配温度边界条件。在用户定义的范围内变化工作电压和模拟电流和相关的焦耳加热。理解IV曲线(图3A),其斜率是微电压器的电阻,是重要的,因为它决定了设备的灵敏度。V-T曲线(图3b)允许设计人员了解焦耳加热对钻孔计的影响,并且当在该装置上施加给定电位时,在稳定状态下确定提高计的温度增益。

为了模拟热TC(图4a),我们将机械和温度边界条件与电压脉冲一起分配。然后进行了时域电热仿真。热TC是温度达到其稳态值的66%所需的时间。这个度量为设计人员提供了有关传感器响应时间的信息,并帮助他们设计适当的控制电子器件和读出电路。图4显示了我们样品测辐射热计的预测时间常数是几毫秒。bob app官方下载 分析仪也可用于模拟运行响应随时间。首先应用热通量以模拟入射红外辐射。当实现稳态温度时,施加电压脉冲以测量计以测量电阻。这种电阻与由入射辐射引起的温度增加有关(图4B)。

一个完整的平台

Coventor的解决方案提供了MEMS特定的设计流动,可轻松模拟,调整和优化MEMS微钻头。bob app官方下载 分析仪能够使用其MEMS特定的多物理求解器和可视化工具来预测关键设备性能特征。可以基于分析仪仿真结果计算诸如噪声等同温度差和热电容的临界性能参数。

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