基于显微激光多普勒的纳结构振动特性测试

为了分析NEMS典型器件静电激励纳米梁谐振器的振动特性,建立了测试中的关键模型静电激励纳米梁谐振器的等效电学模型、纳米梁谐振器的等效机械模型,以及静电激励纳梁谐振器在受激状态下受到的静电力与静电激励的相互关系模型.利用基于显微激光多普勒纳结构离面振动测试系统,对静电激励纳米梁谐振器的离面振动特性进行了测试,试结果验证了建模的正确性,同时对NENS加工工艺进行了评价和表征.     

三维微触觉MEMS传感器测试校准的方法与系统

针对微纳测量领域的需要,设计了一种三维微触觉MEMS传感器.为了标定该传感器的性能参数,提出了以高精度纳米测量机(NMM)为核心的测试校准方法;加工了NMM测头模块;制作了压阻信号调理和采集电路;搭建了测试校准系统.该系统具有移动范围大,精度高,更换方便,易于控制和记录数据等特点.利用它对传感器在Z轴方向的输出作校准,结果证实校准曲线线性良好,传感器在三个方向上耦合很小,其Z方向测量分辨力能够达到30 nm,迟滞性小于±0.05%.     

用于微结构几何量测量的MEMS三维微触觉传感器的性能测试

针对一种用于微结构几何量测量的微机电系统(MEMS)三维微触觉式传感器,开展了传感器的性能测试,系统评价了该传感器的性能.为了检测传感器的输出信号,提出了敏感梁上排布16个压阻的三维差动式压阻排布方式,并研究相应的压阻信号的全桥检测方法和微弱信号的调理电路,研究了基于高精度坐标定位平台的传感器三维性能测试方法和测试装备.通过实验,获得传感器的轴向100 nm的分辨力,4.7μm的量程,低于0.15%的线性误差,低于0.5%的轴间耦合度;以及在横向100 nm的分辨力和低于0.37%的线性误差等性能参数.     

横向负载下三维微触觉传感器的力学模型

提出了一种用于微结构几何量测量的MEMS三维微触觉式传感器在横向负载下的力学模型，用于指导传感器的设计和优化．对传感器的整体刚度、敏感梁的应力分布、检测灵敏度及线性灵敏度进行了计算．利用ANSYS有限元仿真方法模拟了传感器的应力分布，分布曲线与理论曲线的偏差小于3．87％，最大应力的仿真和理论偏差小于3．63％．通过一个已完成传感器的性能标定，灵敏度的实验和理论误差为7．79％，实验值线性误差为0．2％．     

应用于纳米测量机的MEMS微接触式测头的结构设计和优化

为了提高MEMS微接触式测头的性能,系统开展了测头的结构设计和参数优化.根据测头结构各个部分的设计目标,提出了测头悬挂系统拓扑结构的设计方案.基于测头结构的力学模型,提出了结构参数对测头性能的影响机理,并采用有限元方法对测头的测杆、中心连接体、梁等结构参数进行了仿真优化,获得了符合测头整体性能设计要求的参数及应力分布曲线.