带有力反馈控制的三明治式微机械干涉加速度计

设计了一种静电力反馈控制的三明治式微机械干涉加速度计,加速度计由敏感芯片、半导体激光器、光电二极管以及相应的驱动电路和反馈控制电路组成.敏感芯片为玻璃-硅-玻璃3层结构,通过硅-玻璃键合体硅工艺制成.硅质量块由铝梁支撑,底部玻璃基片上有金属光栅和电极,通过在质量块和底部玻璃基片上的电极之间施加电压可以调节质量块与玻璃基片间的间隙.入射激光照射到敏感芯片上的光栅上,产生衍射光束,其光强随质量块与下玻璃的间距而变化.反馈控制电路通过测量衍射光强的变化来改变质量块与底电极之间的电压,使得质量块与底部玻璃基片的距离保持为入射光波长1/8的奇数倍,从而提高输出线性度,改善灵敏度,增大量程.     

疏水网覆盖的开放微管道中的液体输运

考虑完全开放的微管道中液体输运不稳定,不利于生物气溶胶采样和监测的自动化集成,本文提出了用覆盖有疏水网的开放微管道来实现液体的可靠输运.通过理论分析得到了该微管道液体输运特性的估计公式,并用水作为试验介质对其输运特性进行了实验分析.分析实验显示,开放微管道中液体输运的稳定性依赖于栅网特性、液体性质和流动速度、管道尺寸和表面特性.栅网表面疏水性越好,孔径越小,微管道中液体的最大许可压强就越大,液体输运就会越稳定.对于孔径50 μm、表面涂覆有Teflon的栅网,最大许可压强可达2000 Pa.管道中的最大许可流速取决于管道尺寸和最大许可压强；对于较浅、较长的管道,最大许可流速较小.当液体流过干的疏水管道时,液体的表面张力会阻碍流动,管道截面尺寸越小,表面张力的阻碍效果越明显.     

双波长集成光栅干涉微位移测量方法

介绍了一种基于双波长激光的集成光栅干涉位移检测方法,利用该方法对硅-玻璃键合工艺制作的集成光栅位移敏感芯片进行了测试实验。实验系统主要由敏感芯片、波长为640nm和660nm的双波长半导体激光器、双光电二极管及检测电路组成,敏感芯片则由带反射面的可动部件和透明基底上的金属光栅组成。入射激光照射到光栅上产生衍射光斑,衍射光的光强随可动部件与光栅之间的距离变化,通过分别测量两个波长的衍射光强信号并交替切换选取灵敏度较高的输出信号,实现了一定范围内的扩量程位移测量,并得到绝对位置。实验结果表明,利用双波长集成光栅干涉位移检测方法测得敏感芯片可动部件与基底光栅的初始间隙为7.522μm,并实现了间隙从7.522μm到6.904μm区间的高灵敏度位移测量,其噪声等效位移为0.2nm。     

微型隧道效应磁强计的设计和加工工艺研究

介绍了一种新型的基于隧道效应的微型磁强计,对其关键工艺进行了分析和实验研究。利用薄片溶解工艺制作了大尺寸的薄膜(3mm×1mm),并且在薄膜的两面都制作了图形结构,拓展了微机械工艺的加工能力     

一种微型隧道效应磁强计的设计

隧道效应传感器是一种灵敏度很高的位移传感器,其原理已经被用于微加速度计和红外传感器的设计。文中介绍了基于这一原理的微型磁强计,对传感器的固有频率和驱动电压进行了分析和计算。     

压电驱动膜片式微型气泵

提出一种结构新颖的压电驱动膜片式微型气泵，对其输出流量、膜片的振幅等参数进行了理论分析，在此基础上设计、制作了微型气泵样机，并进行了测试实验。这种气泵在结构上充分利用了双压电梁端部位移大的优点，并利用两根双压电梁将膜片悬起，增加了容积变化率和输出流量，并具有结构简单，功耗低，厚度小，无电磁噪音，可靠性高等优点，在微型电子器件的冷却、微型燃料电池换气等方面显示出良好的应用前景。根据实验，微型气泵的一阶固有频率约为120Hz，在谐振状态下，当驱动电压为50V时，其输出流量为192mL／min，功耗小于23mW。     

微型机械及其发展

一、引言人类在进行宏观世界以及微小领域的研究开发中,对机电工具和设备,在解决高强度、大功率、大型化的同时,也提出了高精度、低耗能、小型化的要求。80年代后期,利用半导体集成电路工艺在硅片上制作的微传感器和微执行器的问世,引发了尺寸在毫米级以下的微型机械研究的兴起。1987年,加州大学伯克利分校研制出直径为60～120μm 的硅微静电马达,之后许多新的研究成果不断发表,微机器人的研究也进入日程。     

MEMS微型燃料电池及其基于压电风扇的换气方法

介绍了基于MEMS的微型燃料电池的国内外研究动态，对其技术关键进行了阐述。在此基础上，对微型燃料电池的换气方法进行了研究。提出一种低功耗、体积小的压电风扇，对其力学模型进行了分析，并进行了风速、振幅、功耗等方面的实验研究，初步证明其应用于微型燃料电池换气的可行性。     

弯曲悬臂梁静电执行器驱动特性的实验研究

研究了一种弯曲悬臂梁静电执行器。该悬臂梁一端固支 ,另一端自由翘离基底。在静电力作用下 ,悬臂梁粘连的位置和长度会改变 ,使得执行器的电压 位移特性严重依赖加载历史。研究了在不同电压加载方式下 ,悬臂梁粘连点、端部位移的变化 ,以及这种变化对驱动电压的影响。实验研究了悬臂梁在方波电压下的振动 ,并设计实验系统测量了吸下和弹起时间     

微热对流角速度传感器抗冲击性能分析

微热对流角速度传感器是一种新型的惯性传感器件,由于采用流体代替传统的固体质量块作为敏感载体,因而具有极其独特的性能,特别是高抗冲击性。采用ANSYS有限元分析软件,对微热对流角速度传感器的加热丝支撑层和检测丝支撑层进行动静态变形和应力计算,得出应力最大点,微加热丝支撑层的应力最大点在固支位置附近,检测丝支撑层的应力最大点在固支位置附近和内拐角处。在z方向有一定加速度载荷作用下,加热丝支撑层的最大应力比检测丝支撑层的最大应力大,更容易破坏。理论计算得到微热对流角速度传感器样品可抗冲击200000gn,经过抗冲击实验验证,微热对流角速度传感器样品在21200gn的冲击下仍完好无损,有极好的抗冲击性能。