MEMS谐振器刚度非线性特性及其表征

为了准确表征微电子机械系统(MEMS)谐振器在大振幅运动时的行为特性,建立了刚度非线性MEMS谐振器集总参数模型,并创建了一整套MEMS谐振器非线性特性的表征方法和测试系统。搭建了基于锁相环和自动增益控制的MEMS谐振器闭环工作电路,分析了不同驱动振幅下,MEMS谐振器的工作状态。推导建立了工作振幅、工作频率与MEMS谐振器刚度非线性之间的数量关系。最后,基于衰减模式和稳定振荡模式两种工作形态,实际测量了MEMS谐振器的无阻尼自然谐振频率和刚度非线性。结果显示:无阻尼自然谐振频率和刚度非线性系数的测量重复性分别为18.6×10-6和1.50%。针对实测的MEMS谐振器无激励振幅自衰减曲线,分别用理想二阶系统谐振器模型和刚度非线性谐振器模型进行残差分析。结果显示后者的残差要比前者的残差小9.5%,表明刚度非线性MEMS谐振器模型更接近真实情况,也验证了该刚度非线性特性表征方法的准确性。基于该方法,测量了MEMS谐振器刚度非线性系数和无阻尼自然谐振频率的温度特性,得到的无阻尼自然谐振频率的温度系数为-0.487Hz/℃,线性拟合度达99.964%。     

基于虚拟样机的双向非对称柱塞泵特性研究

根据柱塞泵的物理模型参数，分别在AMESim与ADAMS环境中构建了柱塞泵的液压模型与动力学模型，并通过二者的底层接口搭建起液固耦合的轴向柱塞泵虚拟样机模型。基于虚拟样机，研究EHA三油口非对称柱塞泵的正反旋向特性。结果表明：随着转速的提高，柱塞泵的出口流量脉动率降低；随着负载的增加，单柱塞所受轴向液压力升高，泵的输入转矩增加；反转情况下，柱塞通过三油口柱塞泵配流窗口之间的非死点过渡区域时会产生比正转时更大的流量脉动与压力超调。在此基础上，通过试验测试，验证了仿真结果及设计参数的正确性。     

真空封装硅微陀螺品质因数的标定

建立了真空封装陀螺的无激励欠阻尼二阶系统模型,用于测量真空封装硅微陀螺的品质因数。对该模型进行理论推导,提出了一种时延常数测试方法。该方法首先利用锁相环路,驱动陀螺实现闭环谐振,获得较大的初始振幅。然后关断激励信号,通过放大电路和解调电路,记录硅微陀螺振荡幅值的衰减过程;用计算机通过Matlab GUI实时采集并拟合振幅衰减曲线,获得时间常数。最后,通过时间常数解算获得真空封装硅微陀螺的品质因数。对真空封装硅微陀螺品质因数的实验测试结果表明:该方法实测数据与理论分析模型的拟合度为99.999%,测试重复性为4.03%,优于传统的扫频测试法的重复性。对比时延常数法与锁相放大器扫频测试法的测试数据显示:时延常数法具有更高的测量精度和更高的测试效率。该方法可以推广到其它高真空封装MEMS器件的品质因数测量。     

MILD条件下氢-天然气混合燃烧特性及排放物分析

针对目前天然气掺氢后燃烧效率及氮氧化物排放研究较少的问题,应用组分输运模型、涡耗散概念燃烧模型和Do辐射模型,结合GRI-22化学反应机理,建立柔和燃烧模拟模型,通过与实验结果对比验证了模型的可靠性,进一步应用该模型分析不同掺氢比例对燃烧特性的影响。结果表明,随着掺氢比例增加,燃料与氧化剂的混合程度逐渐提高,混合气体的径向分量不断减小;由于反应速率和放热速率提高,燃烧器内部的温度升高,热力型氮氧化物含量增高,主要集中于燃烧器后端;燃料进口速度增大会导致燃烧器内燃烧不完全、出口处温度降低,氧气浓度升高,氮氧化物含量降低。研究发现,天然气中掺入氢气更有利于达到柔和燃烧条件。     

钇铝石榴石(YAG)和钆镓石榴石(GGG)外延衬底的超精密制备技术

根据YAG和GGG晶体的性质，研究制订出从晶体外圆滚磨、定向、切割到研磨、抛光及检验的一套工艺方法，其中抛光工序是最关键的工序。为了保证抛光表面精度、质量及抛光效率，将抛光工序分成三步，首先用W0．5金刚石在锡盘上初抛，然后在无纺抛光布上细抛，最后用胶体软磨料抛光液在无纺抛光布上精抛。被抛光表面粗糙度Ra≤8nm，经腐蚀法及外延生长检验表面无缺陷和损伤。     

含杂质气态CO_2管道减压波传播特性

针对我国现有的气态CO_2管道,结合气液两相流声速计算模型,基于PR方程,建立了气态CO_2管道减压波传播特性的预测模型,并开发了相应的计算程序,分析了不同杂质及其含量、管道断裂初始温度和压力等对气态CO_2管道减压特性的影响。实验结果表明,杂质的混入使得气态CO_2减压波曲线的压力平台降低;气态CO_2管内甲烷含量越高,初始温度越高,初始压力越低,管道断裂扩展的风险越小。该模型可用于预测气态CO_2管道减压波的传播特性,为管材选择、气质要求提供理论参考。     

增效浸渗砂轮的增效机理及其效果

增效浸渗砂轮处理技术是用于解决干式磨削时，磨削精度和磨削质量差，砂轮消耗大等不足的一项应用技术。通过实验研究，分析了增效浸渗砂轮在提高磨削质量和磨削精度，提高砂轮的磨削能力及降低砂轮消耗等方面的增效机理及其效果。     

适用技术在精密检测中的应用研究

采用比对、试验的方法,结合我所科研生产,研究了适用技术在精密检测中的应用.研究结果表明适用技术能够显著提高精密检测的精确度和效率及产品质量,是实现航空产品检测工程化产业化的正确道路.     

差分电容硅微加速度计检测电路研究

针对硅微加速度计中微小差分电容检测,提出了一种基于调制解调方法的闭环检测电路,介绍了该闭环检测系统的原理框图和实现途径。分析了基于单路载波的前置电容-电压( C-V)转换电路,证明了基于相关芯片的解调方法的有效性,其解调效率仅对开环输出有影响;基于双路反馈电路的静电力平衡回路有效提高该检测系统的线性度。结合硅微加速度计参数和电路设计参数,对加速度计系统进行了仿真,仿真结果显示系统稳定,刻度系数为0.9 V/gn 左右,带宽700 Hz左右。结合表头进行的精密转台实验结果表明该加速度计系统刻度系数0.88 V/gn,量程可达±13 gn。     

CO_2-原油体系发泡特性实验研究

为研究CO_2驱油田分离器内泡沫层产生及消除机理,设计了一套高压溶气原油泡沫测试系统,采用降压法研究了CO_2-原油体系的发泡特性。利用高速摄像机对泡沫产生至衰变的演变过程进行了记录,总结分析了不同降压阶段的气泡行为,研究了降压速率和搅拌速率对原油发泡特性的影响规律。研究发现,随压力降低,稳定存在气泡的直径增大,气泡位置上移,发泡行为更加剧烈;降压速率增加对降压阶段的发泡行为无明显影响,但会加剧稳定工作压力下的发泡行为;在转速小于等于120 r/min的条件下,搅拌速率增加会加剧降压阶段的发泡行为,但会加速稳定工作压力下的泡沫衰变。