在线动态可重构SoPC系统设计与实现

针对SoPC系统远程实时更新的实际需要,设计并实现了一种基于Virtex-ⅡPro XC2VP30平台的在线动态可重构SoPC系统.该系统应用IRL设计理念和局部动态重构技术,利用Xilinx公司的ISE8.2、EDK8.2、PlanAhead10.1和SystemGen-erator10.1等开发工具,对算术运算和音...     

用于气体传感器的微热板工艺流程与性能对比

微热板式气体传感器具有功耗低、体积小和灵敏度高等优点,具有良好的产业化前景,而传感器芯片批量制造成品率与单芯片加工成本是其能否产业化的关键。在传感器芯片批量制造中引入成熟标准CMOS工艺,采用四臂支撑悬空结构,以钨为加热丝,多层介质薄膜为机械支撑膜,顶层金属为气敏电极;作为对比,同时设计了MEMS工艺流程,制造了以铂为加热丝,PECVD氧化硅和氮化硅为机械支撑膜,黄金气敏电极的相同结构传感器芯片。对比了工艺成本和器件性能,CMOS微热板芯片的功耗、热响应、热稳定性以及成本等性能均达到甚至优于MEMS微热板水平。由于CMOS工艺线量产能力和加工精度均优于常见MEMS工艺线,因此单芯片成本更低,集成度更高,非常适合微热板式气体传感器阵列芯片的产业化生产制造。     

恒温式微热板电阻真空传感器的研究

微热板(MHP)作为一种微结构广泛运用在各种微传感器中。本文通过对微热板的传热分析，从理论上分析了恒温模式下工作温度和结构尺寸对微热板电阻真空传感器工作特性的影响；设计了一种边长为93μm、四臂支撑的方形微热板结构的电阻真空传感器，支撑桥长65μm、宽21μm，微热板与衬底之间的气隙高度为0.5μm；采用表面微机械加工技术成功实现了该传感器的加工。测试结果显示，该微热板真空传感器气压测量范围约2Pa～105Pa,且响应特性与理论计算结果相符。     

微热板式低气压传感器的研制

研制了一种采用CMOS工艺和表面牺牲层技术加工的微热板式低气压传感器.该微热板为四臂支撑悬空矩形板,其边长为75μm,支撑桥长为60μm,板下气隙高度为0.5μm.采用经典傅里叶传热理论分析了恒电流工作方式下气压对微热板瞬态和稳态热特性的影响,结果表明在低气压范围内微热板传热以支撑桥导热为主,气压较高时以气体导热为主,微热板加热功率随气压增加而减小;传感器的热响应时间为毫秒量级并随气压增加而减小.传感器采用恒电流工作方式时,测得其气压响应范围为1～105Pa,且加热功率与气压间关系的理论分析结果与实测值吻合得较好.     

基于CMOS工艺钨微测辐射热计阵列集成芯片的设计与制作

采用0.5μm标准CMOS工艺和微机械加工工艺,设计并制作了低成本4×4钨微测辐射热计阵列集成芯片。阵列中每个钨微测辐射热计均由微悬桥结构和钨热敏电阻组成,CMOS读出电路集成在阵列下方。微悬桥结构由表面牺牲层技术实现,不需要任何的光刻工艺。钨微测辐射热计像元尺寸为100μm×100μm,填充因子为20%。测试结果表明,在真空环境下,钨微测辐射热计等效热导为1.31×10-4W/K,等效热容为1.74×10-7J/K,热时间常数为1.33 ms。当红外光源的斩波频率为10 Hz时,钨微测辐射热计的电压响应率为1.91×103V/W,探测率为1.88×107cm·Hz1/2/W。     

用于薄膜热容测量的微型量热计

设计并加工了一种新型的微量热计,该微量热计的制备采用半导体加工工艺和表面微机械加工技术.与体硅加工的微量热计相比,具有成品率高和器件尺寸控制准确的优点.在真空环境中,该微量热计在5.5mW的加热功率下,中心温度从300K升至400K只需约0.5ms,升温速率达2×105K/s.针对微量热计热质小、升温快等特点,引入了脉冲扫描量热法来测量薄膜的热容.测量了厚度为(430±20)nm的Al薄膜从300K到420K的热容曲线,该薄膜的热容在室温附近为9.2nJ/K.若薄膜的密度值取2700kg/m3,则该Al薄膜的比热容在室温下约为1096.8J/(kg·K),比Al体材料的比热容值900J/(kg·K)增加了约21.9%,表现出金属纳米晶体的热容增强效应.     

关于提高Liunx核心实时处理能力的讨论

Liunx已经成为一个流行的UNIX操作系统。如何将Linux改造的实时操作系统,许多人做了许多探讨和研究。这篇文章,我们通过引入三种新的内核机制来提高Linux的实时性。把微定时器引入内核,并且在Linux核心中采用和完善了时间驱动的调度算法。最后,通过提高内核的可抢占性来减少实时任务的响应时间。     

基于非线性 PCA的微气体传感器阵列信号处理

在线性叠加模型基础上提出了气体传感器对混合气体的非线性叠加模型,并引入了非线性主成分分析(Nonlinear Principal Component Analysis,NLPCA)法对微传感器阵列的信号进行处理。使用该模型对由4个微热板式气体传感器组成的阵列的信号进行了分析,对照基于线性叠加模型的主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)的识别结果,说明该方法能够提高对混合气体识别和量化的准确度。     

近场热辐射实验测量方法的进展

总结了实验测量近场辐射传热的相关研究,指出对这种传热方式的实验测量中,利用当前的扫描探针技术控制两薄膜间距为微米级或纳米级并且保持相互平行是极其困难的,提出了结合CMOS(互补金属氧化物半导体)和MEMS(微机电系统)微加工工艺构造具有固定间隙平行薄膜结构的新思路。     

气体传感器的动态高精度测试系统设计

目前气体传感动态配气方法已经广泛应用,但具体的配制精度还没有系统研究。设计并组建了以四级杆质谱仪、质量流量控制器和计算机程控系统为主的气体传感器测试系统,该系统根据质谱仪的测试数据利用线性最小二乘法实时调整质量流量控制器的输出电压,采用LabVIEW8.5编写上位机数据采集软件进行远程闭环控制。对目前工业领域使用量最大的12种危化品气体进行了气体配制,并对配制的部分气体利用Agilent6890气相色谱仪进行了测试分析,给出了该测试系统在常温常压下配制不同浓度混合气体的精度。实验数据表明:该系统配制的气体可以作为工业气体传感器的标定气体使用。