微光机电加速度计的研究现状及发展(英文)

对目前正成为研究热点的微光机电(MOEMS)加速度计的原理和结构特点进行分析,总结了MOEMS加速度计的分类和发展趋势。针对微-纳光栅加速度计,分析了基于干涉效应的微米光栅加速度计和基于亚波长结构有效折射率变化的纳米光栅加速度计的结构和原理,其精度可达ng,并成功应用到地震监测中。重点分析了基于聚合物的新型光波导加速度计的结构和性能。微环谐振式加速度计测量精度高,性能可"裁剪",但长期稳定性是制约其应用的主要问题。光力加速度计利用原子进行加速度测量,克服了传统悬臂梁结构长期稳定性差的缺点,具有极高的测量精度。对这几种加速度计的技术特点和主要指标进行比较,并初步探讨了用于惯性领域中的MOEMS加速度计的发展方向和应用前景。     

一种光强差分调制MOEMS加速度计

针对传统微光机电系统(MOEMS)光学加速度传感器结构复杂、信号解算繁琐等缺点,该文设计了一种基于绝缘衬底上的硅(SOI)片上工艺的,光强差分测量加速度的MOEMS加速度计。该传感器的主要光强调制部件为90°V型镜,在V型镜的对应位置上集成3个光纤通道,入射光经V型镜反射后进入2条输出光纤通道。加速度信号由进入2条光纤通道的光强差检测。器件的所有部分集成在单一的SOI晶圆片上,由一次深刻蚀工艺制造。与传统传感器比较,具有工艺简单、抗电磁干扰和有效抑制共模信号等优势。加速度计的性能指标:微机械灵敏度为0.077 7μm/g(g=9.8m/s~2),谐振频率为1.79kHz,传感器灵敏度为5.46mV/g。     

基于片上工艺的MOEMS光强差分测量加速度计研究

论证了一种基于SOI片上工艺的,通过光强差分测量加速度的微光机电系统（MOEMS）加速度计。器件主要结构为较大悬浮质量块对称两端加工出两面V型反射镜。系统整个微机械结构在细直弹性梁支撑下,因受惯性力作用V型镜发生位移改变,从而将引入系统中的光信号进行差分反射。最后,通过外部光电探测器测量出各通路光纤的光强信号来测算加速度值。片上微加工所得的器件经实验测量得到了：7.77×10-2 μm的结构灵敏度,1.38 kHz谐振频率,3.73 mV/g器件灵敏度和0.987的线性度。     

MOEMS气体传感技术研究进展

微光电子机械系统(MOEMS)气体传感技术是光学式气体传感器技术与MOEMS技术、新材料技术相结合的创新型技术方案。MOEMS气体传感器具有更低的价格、更高的集成度、更强的抗干扰能力,以及更高的测试精度。文章首先阐述了主要的光学气体传感系统的工作原理及系统结构,随后介绍了MOEMS气体传感技术中最新的微光学器件及微光学系统。通过对MOEMS气体传感器的主要研究成果和进展的综述,对未来MOEMS气体传感器的研究重点和研究挑战等进行了展望。     

微光机电系统及其应用

微光机电系统（MOEMS）是在微机电系统（MEMS）基础上发展起来的一种新技术系统,它是由微光学,微电子和微机械结合而产生的一种新型的微光学结构系统,MOEMS在信息,军事,航天,医学,工业等领域有着广阔的应用前景,综述了近年来微光机电系统的发展和应用。     

一种抗大过载微型加速度计研究

讨论了一种抗大过载(150000g)的微型加速度计,主要内容包括:阐述加速度计的工作原理; 设计一种新型十字梁的器件结构,并对这种结构进行抗大过载的冲击实验,以验证这种新型的结构对于大过载冲击的可靠性; 进而利用ANSYS对器件进行模态分析, 找出结构上应变最大的位置, 并对结构尺寸进行优化; 提供一种可能的电路版图说明,并对加速度计的灵敏性进行理论分析; 最后提供一种可行的加工工艺方法.     

微光机电系统(MOEMS)的研究现状及展望

微机械加工技术的发展为MEMS与微光学技术的结合应用提供了可能。MOEMS作为一个新兴的多学科交叉的研究领域正在兴起。着重介绍了建立在MEMS工艺基础上的MOEMS技术近年研究和开发取得的一些新进展及国内研究现状，阐述了MOEMS的基本特征，列举了一些典型的MOEMS系统，并分析了MOEMS技术的发展趋势。     

基于时间序列的振梁加速度计随机误差模型研究

振梁加速度计是一种新型惯导器件.为了更好地将振梁加速度计应用于新一代惯导系统中,有必要研究其随机误差模型.采用时间序列方法对振梁加速度计的随机误差进行建模,并将结果进行比较.利用BIC准则及残差平方和最小原则得到振梁加速度计的最佳误差模型.研究表明,AR(4)模型是振梁加速度计的最佳误差模型.     

一种抗大过载微型加速度计研究

讨论了一种抗大过载 (15 0 0 0 0 g)的微型加速度计 ,主要内容包括 :阐述加速度计的工作原理 ;设计一种新型十字梁的器件结构 ,并对这种结构进行抗大过载的冲击实验 ,以验证这种新型的结构对于大过载冲击的可靠性 ;进而利用ANSYS对器件进行模态分析 ,找出结构上应变最大的位置 ,并对结构尺寸进行优化 ;提供一种可能的电路版图说明 ,并对加速度计的灵敏性进行理论分析 ;最后提供一种可行的加工工艺方法     

薄膜折叠方法制作三维微纳米结构

微光机电系统（MOEMS）是当今技术领域的研究热点之一,无论在军事和商业领域都有广泛的应用。当前MOEMS的制作主要利用二维平面技术,由于二维平面制作技术已经接近物理极限,进一步在二维平面上提高器件密度的难度变得越来越大,充分利用三维空间提高器件的密度有很多优点。本文介绍一种利用晶格失配的外延层自组装制作三维微纳米结构的方法,利用这种办法可以很方便地制作三维微纳米元件,并且在同一个衬底上进行自组装。     

微型光机电系统及其制作

微型光机电系统 (MOEMS)是将微光学、微电子和微机械系统结合发展出一种新型、宽广的应用领域 ,从早期的分立光学元件与电子电路向独立完整的光学系统发展。阐述了实现MOEMS的 2种技术手段 :光波导和微型光学平台的原理、制作工艺和关键技术 ,在此基础上概要介绍了几种典型的MOEMS系统。最后对其的发展作了展望。     

Precise phase control of resonant MOEMS mirrors by comb-drive current feedback

Accurate phase detection and control of nonlinear resonant micro-opto-electro-mechanical system (MOEMS) mirrors are crucial to achieve stable scanning motions and high resolution imaging as needed in precision applications. This paper proposes a precise phase detection method for an electrostatic actuated MOEMS mirror and a novel digital phase locked loop (PLL) that uses an asynchronous logic for high precision driving and immediate phase compensation, while the clock speed is kept low. The phase of the mirror is detected by an amplified current signal, generated by the movement of the comb drive electrodes, transimpedance amplifiers and a simple comparator circuit. An analysis of the proposed detection method reveals that the pointing uncertainty scales with the product of the driving voltage, the curvature of the comb drive capacitance and the angular velocity of the MOEMS mirror at the zero crossing. The developed fast start-up procedure brings the MOEMS mirror to its maximum amplitude within less than 100 ms with a minimum on required prior knowledge of the used device. The low optical pointing uncertainty of 0.3 mdeg obtained in closed loop operation, allows 19000 pixels with a precision of 10 sigma at a scanning frequency of 2 kHz.     

MOEMS chip-level optical fiber interconnect

A package design, fabrication process, and assembly process to hermetically seal the microstructure area of a microoptoelectromechanical system (MOEMS) at the chip level is presented and evaluated. The packaged chip is fabricated using the Bosch deep reactive ion etching (DRIE) process on silicon on insulator (SOI) substrates. The packaging structures are formed during the batch fabrication of the MOEMS device. A hermetic seal is formed via an indium solder ring around the perimeter of the MOEMS chip that span channels etched in the silicon for optical fibers. The seal is made between the device chip, metallized optical fibers, and a cap chip with a fluxless soldering process. The integrity of the package is evaluated through die shear, fiber pull, and highly accelerated life testing (HALT).     

新型三轴MEMS热对流加速度传感器的研究

介绍了一种基于热流原理的新型三轴MEMS热对流加速度传感器,它没有活动质量,无需多个器件组合就可以进行任意方向的加速度信号测量。分析了该器件的工作原理,设计了器件结构,进行了工艺开发,加工出了原理样机。测试表明:该器件实现了三个轴向的加速度信号的检测性能,验证了新原理的可行性;测量量程达到±2g,分辨率达到1mg,抗冲击能力达到10000g,具备了良好的性能。     

国内MOEMS光开关的研究现状

阐述了国内MOEMS光开关的研制现状,列举了国内正在研制的各种MOEMS光开关的结构和性能参数,并且分析了影响光开关性能的各种因素。     

外参数激励MOEMS扫描镜动力学过程与追踪控制

随着MOEMS扫描镜的发展，其较高的谐振频率及IC兼容的低成本等优点在激光3D图像传感器中应用前景广阔，研究外参数激励MOEMS扫描镜动力学特性与控制问题具有重要的理论和应用价值。从欧拉方程出发，建立静电驱动MOEMS扭转动力学模型，利用四阶Runge-Kutta算法仿真表明:在外参数指令信号激励下，MOEMS扫描镜扭转状态经历阻尼运动、周期、倍周期和混沌等动力学过程，其中周期运动存在着一个较大的参数控制范围。根据Lyapunov稳定性理论，设计了一种连续混沌系统追踪控制器，使受控的MOEMS扫描镜扭转状态收敛于任意期望的指令信号。实验表明，李萨如图指令信号适用于激光3D图像传感器；几何矢量指令信号适用于激光3D打印系统，理论分析与实验相一致。     

MOS环振式数字加速度传感器

提出了一种新的环振式数字加速度传感器,它采用做在硅梁上的MOS环形振荡器作为敏感元件,两个反方向变化的环振输出信号通过集成在片内的混频器实现频率相减.该传感器具有准数字输出、灵敏度高、温度系数低以及制作工艺简单等特点.分析了环形振荡器的频率特性,以及环形振荡器的谐振频率和加速度的关系,分析并设计了加速度传感器的环形振荡器电路、混频器电路、物理结构以及制作工艺,并制作了样品,其灵敏度为6 .91k Hz/g.     

安装误差对单轴旋转对准精度影响分析

针对激光陀螺单轴旋转惯导系统初始对准问题,分析了影响初始对准精度的惯性器件误差参数,理论推导了陀螺安装误差对对准精度及加速度计零位估计的影响,并进行了仿真分析。仿真结果表明,陀螺安装误差直接带入失准角估计误差,并会引起等效加速度计零位估计误差,可通过标定陀螺安装误差提高对准精度。