介观压阻效应微陀螺仪的制造问题及改进方法

将利用多势垒纳米膜介观压阻效应的高灵敏度器件应用在陀螺中,提出了介观压阻效应微陀螺仪结构,并论述了其工作原理.研究并开发了多势垒纳米膜及介观压阻效应微陀螺仪的制造工艺,通过对制造后的结构进行测试,发现了制造过程中的缺陷,包括敏感结构多势垒纳米膜制造缺陷、陀螺检测梁和驱动梁制造缺陷、检测信号电磁干扰缺陷和封装缺陷等.分析论述了形成缺陷的原因,提出了克服这些问题的工艺方法,从而改进了隧穿微机械陀螺仪的制造工艺,有利于提高微陀螺的制造成品率.     

微胶囊技术及其在纺织领域中的应用进展

综述了国内外微胶囊技术的研究进展及其在纺织领域中的相关应用.通过对织物用微纳胶囊的制备方法、应用效果、工艺过程等进行对比分析,指出了微胶囊制备及其在纺织领域应用中存在的主要问题及其相关解决途径,简述了微胶囊技术在纺织领域中的发展趋势及应用前景.     

纳米压印光刻工艺的研究进展和技术挑战

图形化技术是微纳制造过程的核心工艺之一.目前,作为微纳加工主流工艺的光学光刻技术由于受曝光波长衍射极限的物理限制,其技术复杂性和设备制造成本大幅增加.纳米压印将传统的模板复型原理应用到微观制造领域,以其高分辨率、高效率、低成本和工艺过程简单的特点,引起了各国研究人员的广泛关注.作为一种接触式几何约束流变成形方式,纳米压印必然衍生出许多新的挑战性问题.在阐述纳米压印工艺构成要素的基础上,对目前的若干主要压印技术工艺变种进行了简要综述,总结出了纳米压印所涉及的基本理论问题,并对纳米压印在集成电路制造中所面临的挑战进行了分析.     

基于RP的MEMS设计制造技术

在介绍快速成形技术以及微机电系统与微细加工技术的基础之上，对比分析了一些基于快速成形技术微细加工方法的优缺点及其最新研究成果。概述了MEMS设计存在的不足，介绍了与微器件再设计相关的基本材料信息库的建立与完善，借鉴虚拟制造的建模方法，以微集成机构为产品对象的桌面式微型工厂建模研究。在此基础上建立网上微器件设计中心。     

共振隧穿微陀螺仪哥氏效应仿真及理论验证

介绍了微机械陀螺和共振隧穿效应器件的工作原理,提出了基于共振隧穿效应的微机械陀螺仪结构.利用ANSYS软件仿真分析了输入角速度、角加速度及驱动速度对哥氏效应的影响.对微陀螺仪的检测结构进行了理论建模,详细分析了输入角速度、哥氏力、检测梁正应力三者间的关系,并推导出检测梁正应力的理论计算关系式.经数据分析验证了计算结果与仿真结果是一致的,说明基于ANSYS软件的仿真分析方法是可行的,能够用于共振隧穿微陀螺仪的结构设计中.     

微纳结构几何特征检测技术的研究现状与发展趋势

微纳结构的几何特征对微纳结构功能器件的性能有着至关重要的影响,研究如何对微纳结构的几何特征进行高效超精密检测是发展微纳结构功能器件的必然要求.评述了现有的检测技术原理及应用,主要涉及:X射线显微成像术、扫描透射电子断层扫描成像技术、电子显微镜、扫描探针显微镜和激光共聚焦断层扫描显微镜等,分析比较了各种技术的优缺点与应用状况.得出了用X射线显微成像技术和扫描透射电子断层扫描成像技术是目前检测微纳结构表面形貌及内部结构的最理想手段,前者更适合于对较厚微纳结构进行三维成像,后者的成像精度较高,并阐述了微纳结构几何特征检测技术的改进方向与发展趋势.     

基于DNA的纳米结构自组装

分析了DNA适于作为纳米结构组装模板的结构特点,阐述了几种基于DNA的纳米结构自组装方式,提出DNA模板组装可作为“自下而上”的微纳器件加工新方式,从而克服传统“自上而下”加工方式的不足。     

框架式硅微角振动陀螺仪的数学模型

详细介绍了框架式硅微角振动陀螺仪的工作原理,给出了框架式硅微角振动陀螺仪的工作原理图和结构示意图.利用刚体转动的欧拉动力学方程,经过严格的力学分析和严密的数学演算,推导了框架式硅微角振动陀螺仪工作时,陀螺仪的基座与外框架之间的夹角和内框架,外框架之间的夹角的关系的一个微分方程模型.     

硅微陀螺仪的建模

提出了硅微陀螺仪的集总建模方法．该方法将硅微陀螺仪划分为多个相互关联的基本单元,各基本单元的行为特征被集总到单元的节点端口上,并表征为矩阵形式．将根据物体相对运动理论,从基本单元的解析方程出发,给出了建立硅微陀螺仪基本单元模型的一般方法,并以Verilog-A为模型编码语言实现了硅微陀螺仪参数化的基本单元模型．在Cadence Spectre上进行了仿真验证,频域仿真结果与ANSYS计算结果相差在1%以内;时域仿真结果表明利用该系统级模型能够快速进行复杂机电一体仿真．     

带筋薄壁构件成形制造技术的发展与展望

作为空天和武器等高端装备关键结构的带筋薄壁构件,其整体化成形制造是实现装备轻质化并提升其性能的有效途径。根据带筋薄壁构件的发展,对其进行分类,以壁板类与筒/环类构件为出发点,归纳了2类带筋构件成形制造工艺与研究进展。针对筋板类构件,概述了传统制造技术、整体加载近净塑性成形技术和局部加载近净塑性成形技术的发展历程,进一步从加工原理、技术和工装等方面对3类技术进行了综述,并对比了几种主要成形工艺的特点与构件性能的差异。对筋筒/环类构件,综述了挤压、旋压、包络成形等典型塑性成形制造工艺的最新进展,并对比了各类工艺的技术特色与拓展潜力。基于研究进展分析,总结了带筋薄壁构件成形制造技术的发展趋势与所面临的挑战。     

高精度数字闭环光纤陀螺的调制增益控制

高精度光纤陀螺广泛采用数字闭环处理的方案,因此闭环增益控制的误差将会影响到陀螺性能.从光纤陀螺的信号处理原理出发,分析了光纤陀螺的关键器件Y波导的半波电压波动对陀螺精度的影响,并针对此提出了光纤陀螺调制增益控制的原理.根据该原理,设计了基于四态调制的双闭环数字信号处理方案,用来对调制增益漂移进行实时跟踪和补偿.实验结果表明,该方案提高了陀螺的零偏稳定性以及标度因数线性度,改善了陀螺性能.     

采用恒频参量激励的微机械陀螺驱动控制方案

提出一种基于恒定谐振频率和参量激励的微机械(MEMS)陀螺驱动控制方案. 该方案利用三角形栅极电容实现,使得陀螺驱动谐振频率和品质因子在环境波动下保持恒定,改善陀螺的温度敏感性. 介绍基于三角形栅极电容的频率调谐和参量激励理论,提出并实现新型恒定谐振频率和参量激励驱动方案. 仿真结果表明,对陀螺驱动模态的实时调谐使得谐振频率恒定;参量激励实现了对驱动模态的稳幅控制. 实验结果表明,该方案测得的陀螺的Allan方差偏置不稳定性为1.69°/h,优于传统方案;降温过程中零偏温漂相比传统方案减小了50%.     

新型反相位驱动双解耦微机械陀螺设计

为抑制在微机械陀螺中广泛存在的共模干扰问题,提出一种新型振动微机械陀螺结构设计．陀螺结构采用对称设计,将二自由度振荡系统同时引入到驱动模态和敏感模态中．通过在两个驱动质量块上施加反相位驱动力使驱动模态下质量块始终反向振动．通过左右两个完全相同的框架结构设计,最大限度消除外界振动导致的共模干扰．为消除多自由度驱动模态和敏感模态的耦合,将驱动方向的弹性悬梁引入敏感模态,使微机械陀螺具备双解耦结构．设计出的微机械陀螺,敏感模态增益较驱动模态提高约30 dB．驱动模态和敏感模态的带宽分别为250 Hz和310 Hz．在操作频率区域内可以提供稳定的增益和相位．并且达到有效消除共模干扰的目的．     

MEMS陀螺仪随机漂移误差滤波处理研究

MEMS陀螺仪是一类新型惯性器件,具有体积小、成本低、重量轻、可靠性高等优点,但是精度较低、随机漂移误差比较大.从实际工程应用角度出发,针对MEMS陀螺仪的随机漂移误差,首先进行实时均值滤波处理,然后基于随机序列时序分析法的基本原理,建立MEMS陀螺仪随机漂移误差的一阶AR模型,然后依据kalman滤波算法的马尔科夫特性,提出了对MEMS陀螺仪每次输出进行实时多次滤波处理的新方法.通过对具体测量数据进行处理,MEMS陀螺仪的随机漂移误差减小到原来的百分之二左右.     

金属层合板轧制复合工艺国内外研究进展

金属层合板发挥了组元材料各自的优势,实现了单一金属不能满足的综合性能,是近年来国家重点发展的金属结构材料之一,被广泛应用于航空航天、国防军工、交通运输和装备制造等领域.轧制法是金属层合板的主要制备方法之一,具有稳定连续化生产的优势. 本文主要综述了金属层合板轧制复合工艺国内外的研究进展,简述了机械啮合理论、金属键理论等目前被学者认可的几种金属层合板轧制复合假说,分类总结了热轧、冷轧、异温轧制、累积叠轧、异步轧制等复合工艺的优缺点及适用范围,同时通过工程法、流函数法和上限法等理论解析,分析了金属层合板轧制复合工艺技术方面的特点. 针对数值仿真中的待复合界面连接问题,归纳了粘合模型、共节点模型等界面处理模型及应力场、应变场、速度场等相关物理量定值或函数关系的复合判据.基于目前轧制复合工艺存在的不足,提出了研究团队国际首创的残余应力小、板形好且结合强度高的波纹轧制复合工艺,并对轧制复合工艺今后的研究重点作了展望.     

基于构件的企业应用集成技术

为了实现中小制造企业信息化应用系统的集成，提出了一种通过构件实现集成的方法.按中小制造企业应用系统处理信息所属技术领域的不同，将应用系统间需集成的信息分类成设计域、管理域和控制域等集成信息域.设计面向集成信息域的集成构件类.针对各个集成信息域中特定的集成要求确定其集成点，将集成构件实例化为连接各应用系统的集成交换网络，从而实现应用系统间的集成.介绍了基于构件的应用系统集成技术框架结构以及面向设计域、管理域和控制域的产品设计信息交换构件、产品制造信息集成构件和分布式工作流构件的设计原理和实现技术.所开发的集成构件在三家制造企业进行应用实践，结果表明，该技术能有效地解决制造企业希望低成本、高效率地集成应用系统的问题.     

现代激光制造及其未来发展

为了提升我国传统制造业的技术水平,为激光制造技术在工业生产中的更广泛应用提供科学依据,介绍了激光制造技术和制造系统在国内、外的应用发展状况,强调了工业用激光器光束质量的重要性,指出激光制造系统的不断进步就是激光器光束质量不断提高的过程;另一方面,提出激光技术在应用领域的扩展和超短、超快光源是这一领域的前沿.最后,文章提出几点建议,供政府、企业和研究单位共同思考.     

金属增材制造缺陷检测技术

金属增材制造过程中材料温度变化剧烈、行为复杂,特殊的工艺特点使零件中不可避免地出现各类缺陷,包括表面及内部缺陷,严重危害零件性能,成为阻碍金属增材制造技术发展的重要因素,限制了该技术在关键领域的应用.及时获取缺陷信息有助于调整工艺参数、改进制造过程,进而提升零件品质,同时缺陷信息也可用于指导零件的后续加工和处理.因此研究缺陷的成形机理及相应检测技术对于提升金属增材制造技术水平具有重要意义.针对这一热点问题,本文首先对金属增材制造中的常见缺陷类型做简要梳理,总结其主要表现形式及成因.随后综述近年来金属增材制造缺陷检测领域具有代表性的研究工作,主要针对过程特征量监测和在线无损检测两方面,并简述不同技术的应用范围.最后对缺陷检测技术的发展趋势进行展望.文章指出金属增材制造零件的质量提升可以通过检测方法和技术予以保障,目前众多的检测方法在精度及实时性等方面尚未满足实际使用要求,缺陷检测技术将向集成化和智能化等方向发展.     

微机械摆在旋转体控制舱中的应用

针对旋转体姿态控制的技术要求,提出了一种新型微机械摆。微机械摆安装在旋转体上,利用旋转体自旋代替传统陀螺由自身结构产生的驱动力,使微机械摆具有陀螺效应,能同时输出偏航、俯仰和自旋角速度,具有3个传统陀螺的功能。飞行试验结果表明,微机械摆用于旋转体控制舱,15 s输出信号测量精度为0.5°。