多台阶平板静电驱动的高占空比微镜阵列的研制

为了在限定驱动电压下获得大镜面尺寸、大扭转角度的微镜阵列,提出了一种多台阶平板静电驱动结构的微镜阵列.理论分析了多台阶平板结构与平行平板结构在静电驱动时的区别.研究了多台阶平板结构的制作工艺并采用体硅加工工艺制作了多台阶平板静电驱动的微镜阵列,获得了微镜面尺寸达到600 μm×200 μm,包含52个微镜面排布,占空比...     

MEMS光敏BCB硅—硅键合工艺研究

光敏BCB作为粘结介质进行键合工艺实验研究。实验中选用XUS35078负性光敏BCB,提出了优化的光刻工艺参数,得到了所需要的BCB图形层,然后将两硅片在特定的温度与压力条件下完成了BCB键合。测试表明:该光敏BCB具有较小的流动性和较低的塌陷率。键合后的BCB胶厚约为11.6μm,剪切强度为18MPa,He细检漏率小于5.0×10-8atm·cm3/s。此键合工艺可应用于制作需要低温工艺且不能承受高电压的MEMS器件。     

低热机械噪声MEMS加速度计设计

介绍了一种能够在大气条件下具备低噪声、高灵敏度特性的MEMS加速度计设计、制作与测试.器件采用梳齿电容检测方法,利用MEMS体硅加工工艺,实现了210对梳齿的加速度计制作.该加速度计不需要真空封装和阻尼孔就能实现低热机械噪声特性,其理论热机械噪声为0.018μg/√Hz.加速度计芯片在大气封装和无阻尼孔情况下Q值高达4...     

基于MEMS技术的水平轴光纤加速度传感器

提出了一种基于微机电系统(MEMS)技术的水平轴光纤加速度传感器,并与Z轴光纤加速度传感器在同一MEMS芯片上制造,形成单一方向出纤的三轴光纤加速度传感器。分析了器件工作原理和器件结构参数与其性能的关系,利用MEMS技术成功制作出了加速度传感器样品。初步测试结果表明,本光纤加速度传感器灵敏度为164mV/g,3dB带宽的截止频率为1 600Hz。     

地质构造物理模拟监测的光纤光栅传感系统

为了精确、实时、完整地监测地质构造物理模拟实验介质的三维变形,设计了光纤布喇格光栅传感系统。在高分子弹性带上,双面交错布置光纤布喇格光栅构成传感链;用可调谐法布里-珀罗腔进行波长解调;用有限单元法进行变形分析;用虚拟仪器进行信号处理。系统容量1400点,应变量程±800×10-6,应变测量精度为±10-6,测量全部测点的时间小于1 s。     

低热机械噪声的梳齿式加速度计

文中介绍了一种基于低噪声梳齿变面积型加速度计.采用体硅加工工艺,利用SOI材料30 μm顶层硅制造垂直梳齿,梳齿数目达200对,提高了初始电容,能够充分利用尺寸空间,获得具有低噪特性的加速度计.该种形式的加速度计不需要真空封装,也不需要制作阻尼孔就能满足低噪声要求.器件采用三层材料,利用硅-玻璃键合和BCB键合实现,能够有效提高成品率,并给出了成功流片后得到的SEM照片.最后,对器件进行了频谱响应曲线的测试,测试得到器件在非真空封装及无阻尼孔情况下Q值高达156.95.测试结果表明该器件的设计简化了制造工艺,降低了成本,同时得到提高了Q值,能够降低热机械噪声.     

基于电容检测MEMS磁传感器的设计与制作

为实现微型化、低功耗、低成本和高灵敏度的磁传感器,提出了一种基于微型磁扭摆结构的磁传感器,并利用对角度变化非常敏感的差分电容检测技术对磁扭摆的扭转角度进行检测．设计的磁传感器包括微扭摆结构、磁性敏感薄膜和差分检测电容等部分．分析了器件的磁敏感原理和电容检测原理,给出了器件的结构参数和综合设计考虑．利用体硅加工工艺成功制作出了磁传感器样品,并进行了实验测试．测试结果表明磁传感器有良好的线性度和重复性,其磁场检测的电容灵敏度可达到0．2fF／Gauss．根据对磁传感器的热噪声分析,可得到磁传感器最小可分辨的磁场为6．72μT．该磁传感器结构简凑、工艺简单,无需电流激励,大大降低了磁传感器功耗．     

无机颗粒形状对高储能密度有机复合材料介电性能的影响

通过在有机基体内添加无机陶瓷颗粒形成二相复合材料是当前研究高储能密度的热点和难点,材料的静电储能特性由其内部电场分布决定。对于纯高聚物材料在均匀外电场环境中其内部电场分布均匀,但当填充无机颗粒形成复合材料时,材料局部电场会发生畸变,进而影响复合材料的介电性能。本文通过有限元方法系统研究了不同形状颗粒,包括球型、纤维状和圆片状颗粒及其空间分布的电响应特性,进而分析其对复合材料储能特性的影响。结果表明,颗粒形状及空间分布的不同均会产生不同的局部电场分布,对于球型颗粒其顶端和低端会出现明显的电场集中现象;对于纤维状颗粒,当其长径比较小时,其端部束缚电荷产生的电场畸变不能被忽略。最后,本文建立了不同形状颗粒填充复合材料三维有限元模型,计算结果表明,在相同填充浓度下,一维纤维状颗粒填充复合材料的介电常数最大,二维圆片状颗粒填充复合材料介电常数最小,而球型颗粒填充复合材料介于二者之间。本文对理解复合材料储能特性的微观机制具有重要的意义。      

无交叠垂直梳齿平动微镜的驱动特性

为了设计用于光相位调制器平动微镜的无交叠梳齿驱动器,建立了保角变换数学模型,研究了驱动器的驱动特性。从复变函数理论出发,建立了驱动器的保角变换静电场解析模型;以动齿受力为研究对象,根据不同情形下的动齿受力特点,求解了一定区间内动齿的静电力并与有限元模拟计算结果进行了对比分析。采用微机电系统(MEMS)工艺制作出了无交叠梳齿驱动器,搭建了Michelson干涉仪光学测试系统,测试了无交叠梳齿驱动器的静态驱动特性。实验结果表明,所制作的无交叠梳齿驱动器在28V偏压下机械位移可达325nm,相位差为2π;在90V的偏压下能够获得2.07μm静态位移。测试结果与保角变换及有限元模型分析结果一致,验证了所建数学模型的正确性,为无交叠梳齿驱动器的设计提供了理论与实验基础。     

应变计组合对光纤天平校准和试验的影响分析

三分量光纤天平常采用8支应变计组合求解天平的3个分量,光纤应变计组合仍采用类似于电阻天平的惠斯通电桥组合方式,该组合方式没有利用光纤应变计的输出可直接与天平所受气动载荷建立线性函数关系的特点,应变计数量偏多。为验证采用较少光纤应变计进行光纤天平气动力测量的可行性,本文针对三分量光纤天平,设计了不同应变计数量的8种组合方式,分别进行了光纤天平的静态校准和风洞试验来验证不同应变计组合方式光纤天平的性能。结果表明:3支光纤应变计即可实现三分量天平的精确测量;不同应变计组合方式的光纤天平的性能接近,测量的HB-2模型的气动力系数偏差在2%以内,且天平的校准准度和风洞试验重复性精度都能满足低密度风洞试验要求。