第8届上银优秀机械博士论文奖——银奖 基于模态局部化的弱耦合谐振式加速度传感器敏感机理研究

<正>高灵敏度微加速度传感器是惯性导航系统的核心器件,用于战略导弹及潜艇的无源惯性导航以保证其制导和定位精度,也可以为固体地球演化、海洋气候变化和地球物理勘探等国家重大基础研究提供重要的数据支撑。但是,传统的微加速度传感器受制于其检测原理与现有加工技术的限制而不能实现很高的灵敏度。因此,发现新的敏感机理成为了大幅提高微加速度传感器灵敏度水平的一个重要途径。模态局部化是诺贝尔奖获得者P. W. Anderson提出的安德森局部化在结构动力学中的一     

MEMS扫描镜机电特性测量系统的设计

本文在微机电(MEMS)技术上设计并加工出了一种新型基于SOI工艺的谐振式微扫描镜,设计了MEMS扫描镜机电特性测量系统,对MEMS扫描镜的工作原理、机电特性、系统测量方法、系统方案实现和系统精度评定等方面进行了研究.首先,介绍了MEMS扫描镜的工作原理,对其结构设计及机电特性进行了研究.其次,研究了MEMS扫描镜的频...     

一种面向微型传感器的新型微能源的结构设计与仿真

传统同位素微电池的能量转换结构采用单层阵列形式,造成电池输出功率较小,不能满足微型传感器件的需求.设计了一种基于大阵列多层压制的能量转换结构,以引入高深宽比工艺并增大比表面积,从而提高了放射源利用率,使得微电池可以根据微型传感器件的需求作出设计,并能与其进行工艺集成.对这种结构的微电池性能进行仿真得到最佳p-n结结深,结果证明了该结构具有较高的输出功率.     

图型化蛋白质的微接触压印技术研究

化学微结构表面近年来在细胞生物学领域取得了日益广泛的应用,在固体表面图型化生物分子不仅可以控制细胞的黏附和生长,而且能够调节细胞功能.文章采用光刻技术制备印章母版,通过在印章母版上浇注聚二甲基硅氧烷(PDMS)获得软印章.在玻片上制备蛋白质微图型,并分别对经过氧等离子体处理和没有经过氧等离子体处理的PDMS印章其蛋白质压印效果进行了比较.结果表明,经过氧等离子体处理后的PDMs印章在其它参数保持不变的情况下能够明显提高蛋白质图型质量.     

静电活塞式驱动的分立式微镜的快速仿真(英文)

用解析的方法对典型的基于SUMMIT工艺、静电活塞式驱动的分立式微镜进行了快速的静态与动态仿真,避免了有限元法的繁琐性。在微镜阵列变形时的孔径函数不能用解析表达式表示的情况下,应用MATLAB软件实现了快速傅里叶变换,得到了单色平面波经微镜阵列反射后的的远场衍射花样。     

一种电容式传感器数字化通用检测接口设计

针对电容式传感器的微变电容检测困难的问题,提出了一种数字化的通用检测接口方案。分析了基于"激励-检测"的直接式微变电容测量原理,利用DDS发生载波,并采用离散傅里叶变换分离测量结果的幅值与相位以求得电容变化量。根据接近式电容传感器的测量需要,设计了具体的硬件电路进行验证。实验结果表明,检测正确率在95%以上,该接口方案能够较好地检测设计值在0.1pF以上量级的微变电容,设计简洁,具有较强的移植性。     

RF MEMS开关

由于能耗低、隔离度好、工作频带宽,MEMS开关在RF领域得到了广泛的应用。本文着重介绍了RF MEMS开关的基本参数、分类以及典型制造工艺和设计时考虑因素等一些基本的概念。     

曲率测量技术在微机电系统薄膜残余应力测量中的应用

在比较曲率测量技术常用的Stoney公式及其修正式的基础上,利用有限元分析方法,建立薄膜/基底结构的有限元模型,给出一种薄膜残余应力的等效施加方法,从两个方面详细分析并对比这两个公式在微机电系统(Micro electromechanical systems,MEMS)薄膜残余应力测量中的检测精度.仿真及分析结果表明,修正后的Stoney 公式在很大程度上提高薄膜残余应力的测量精度,使曲率测量技术的适用范围得到较大扩展.但是当薄膜厚度接近于基底厚度或结构处于大变形状态下,修正式的计算精度也将受到较大影响,此时可以采用有限元分析方法来获得临界状态值,以提高残余应力的检测精度.同时,通过有限元分析,证实曲率测量技术应用中存在的另一个问题,即曲率的空间分布不均匀性现象.     

基于遗传算法的微机械陀螺的多学科设计优化

基于micro-electro-mechanical system(MEMS)技术的微机械陀螺是集传感器、致动器、检测与控制等于一体的复杂多学科交叉系统，其整体特性是各个子系统综合作用的结果。在充分考虑工艺、结构、电路、工作环境等多学科或因素的约束条件下，提出微机械陀螺的多学科概念设计模型。以陀螺的灵敏度最大为优化目标，利用遗传算法对设计模型进行全局优化，获得初步的最优设计方案，并采用有限元软件ANSYS验证优化结果的正确性。     

基于参数化组件的电容式微机械传声器系统级建模与仿真

基于一维集中参数模型建立了微细加工电容式传声器振膜的动力学控制方程，并确定了方程中各参数的表达式。根据控制方程，在Saber平台上采用硬件描述语言开发了参数化组件。将该组件与传声器的检测电路模型结合起来实现了传声器的系统级建模，进行了时域、频域仿真，以及不同偏置电压下的输出电容、静电拉入电压的计算。将仿真结果与文献实测数据以及有限元分析结果相比较，验证了该组件的有效性。