一种MEMS平板型同位素微电池的设计与制作

针对倒三角直槽型或倒金字塔型能量转换结构的同位素微电池难于加工以及放射性薄膜不均匀等缺陷,设计了一种较为简单的平板型能量转换结构.引入金属区这一结构,增强了放射源薄膜的接触稳定性.63Ni放射源电镀实验最终得到了一组理想的短路电流和开路电压数据.结果表明,该结构与传统的能量转换结构相比有更稳定的功率输出.     

一种新型MEMS开关微驱动器研究与仿真

介绍了一种基于光致形变聚合物材料的MEMS开关微驱动器。光致形变聚合物材料在光驱动型微执行器上的应用具有体积小、结构简单、易实现遥控等特点。根据MEMS的尺寸及性能要求建立开关及微驱动器模型,并得到所需最大驱动力。通过计算得出具有一定尺寸光致形变薄膜的等效弯曲行为,并将其应用到MEMS开关微驱动器上。运用ANSYS对微驱动器及闭锁机构仿真分析,根据仿真结果对结构进行改进,确定了采用多层薄板结构的方案,以满足最大驱动力要求。     

一种制作沟槽型同位素微电池表面电极的新工艺

开发了一种利用SU8胶剥离工艺制作沟槽型同位素微电池表面电极的新工艺,通过使用BP212正胶作为牺牲层,有效地解决了在制作沟槽型同位素微电池表面电极时,堆胶以及沟槽中SU8胶不易去除的难题.该工艺操作简单、可靠,成本低,因此具有很大的实用价值.     

一种新型RF MEMS开关的设计

本文给出了一种新型RFMEMS开关的设计,采用膜桥结构,在打折梁的下面带有移动的介质膜,由静电驱动打折梁,这样的结构具有开关响应时间短、能耗低和易集成等特点.利用Intellisuite软件,重点研究了不同形式打折梁、不同膜厚等主要结构参数对器件性能的影响,给出了相应的优化措施和解决方案.     

基于MEMS技术的三明治结构被动阀微泵研制

为解决微泵自吸困难、难以实现流速精确控制等问题,利用MEMS技术研制出具有三明治结构和两被动阀的压电驱动微泵,其中泵腔、泵膜和阀片分别由硅、聚二甲基硅氧炕（PDMS）和SU-8构成．从理论上,分别对气体和液体微泵的工作原理、被动阀性能以及结构参数对微泵工作性能的影响进行了分析．综合两类微泵特点,提出了气液两用微泵设计方案、工艺流程及其优化方案．在不同驱动电压条件下测试了具有不同形状泵腔、不同阀口尺寸和不同类型阀片结构的微泵．实验结果表明,该微泵可用于气体和液体介质,气、液体的最大流量分别达到53．6mL／min和1280μL／min;泵腔高度影响到微泵的体积压缩比,是影响微泵自吸的一个重要因素．该泵具有结构简单、自吸、低成本、易于加工及操作方便的特点．     

基于温控方案的一种MEMS惯性测量装置设计

以提高MEMS惯性测量装置(MIMU)的测量精度为目的,本文设计了一套温度控制系统和控制算法;通过对MIMU进行精密温控,改善了惯性器件的热环境,抑制了外界温度变化对MIMU的干扰,提高了MIMU的综合性能;测试结果验证了方案的有效性。     

基于MEMS传感器的新型动态装饰研究

介绍MEMS传感技术的特点,分析国内动态装饰领域的市场前景和一种基于MEMS传感器的动态装饰花设计方案。     

MEMS用新型微型超级电容器的制造及性能分析

采用微加工工艺为MEMS制作了一种基于电化学赝电容原理储能的微型能量存储器件——新型微型超级电容器.通过光刻、感应耦合等离子体刻蚀和溅射等MEMS微加工工艺制作了硅基3D微电极阵列,并在其表面用阴极电沉积法制备了氧化钌功能薄膜.采用循环伏安法和交流阻抗法研究了3D微电极的性能,系统比较了3D微电极与平面微电极的电化学性能,测试结果表明3D微电极的比电容达1.57F· cm-2.基于三维微电极阵列阳极和钌钛金属氧化物阴极组装了微型超级电容器,恒流充放电测试结果表明该电容器的比容量达0.73F·cm-2,比功率达0.50mW·cm-2,比能量达0.36J·cm-2.     

基于聚吡咯/氧化石墨烯电极的MEMS微电容的性能研究

MEMS微电容具有高比容量、高储能密度和抗高过载等特点,在微电源系统、引信系统以及物联网等技术领域具有广泛的应用前景。设计制作了一种三维结构的聚吡咯/氧化石墨烯电极的MEMS微电容。该微电容由三维结构集流体、功能薄膜、凝胶电解质和BCB封装构成,其三维结构集流体是基于RIE刻蚀等微加工工艺加工实现的,而功能薄膜是通过电化学沉积工艺在集流体表面沉积聚吡咯/氧化石墨烯制备而成的,具有阻抗低、容量高、循环性能好的优点。电极的结构表征表明,聚吡咯中充分掺杂了氧化石墨烯,功能材料微观结构规整。器件电化学测试结果表明,放电电流为3mA时,MEMS微电容具有30μF的电容值,比容量达到7mF/cm2,在4000次充放电循环后,器件比容量仍保持在90%,电容量无明显衰减,具有稳定的电容性能和良好的循环性能。     

一种基于光子晶体结构的新型MEMS红外光源

结合光子晶体和表面等离子体共轭（surface plasmon resonance，SPR）技术，研究了一种新型的MEMS红外光源．相比传统的红外光源，该新型光源具有红外光谱窄、红外发射峰位置可调等优点．该光源衬底材料为硅，然后在硅表面形成SiO2-Cr-Au结构，并在Si-SiO2-Cr-Au结构表面形成刻蚀深度为2pm、孔间距分别为7μm和8μm（孔直径分别为3．5μm和4μm）等不同的周期性排列圆孔的光子晶体结构．采用有限元时域分析（finite-difference time-domain，FDTD）软件模拟和傅里叶红外光谱仪实际测量的结果表明，该新型MEMS红外光源具有窄的波峰，其反射光谱波谷波长和圆孔间距相近．通过理论推导和FDTD软件模拟，研究了光源光子晶体结构中圆孔深度和透射光谱波峰强度关系．结果表明，圆孔深度为2μm的结构比3μm结构的透射强度更强．透射强度与圆孔深度h在一定范围近似为倒数平方关系，即在一定范围内圆孔越深，透射越弱．     

微系统用超声微电机的研究现状和发展趋势

 微电机是微机电系统(MEMS)的核心，超声微电机是一个新的发展方向．这几年发展十分迅速． 首先对比分析超声微电机与电磁型微电机和静电微电机的区别，对国内外现有的几种超声微电机及其发展趋势进行了介绍和分析，指出目前超声微电机发展存在研究定位不明和关键技术尚未完全解决两大问题。并提出了今后超声微电机发展的研究定位和必须解决的一些关键技术，其应用重点是军民两用，特别是军工． 最后，指出市场牵引和工程实现是超声微电机取得突破的关键因素的同时，政府、产业和研究单位各方面的重视和形成合力则是推进我国超声微电机研究和产业化的关键．     

纤毛式MEMS矢量水声传感器的仿生组装

提出了一种纤毛式微机电系统（MEMS）矢量水声传感器的仿生组装技术.期望结合MEMS工艺和仿生组装工艺技术,解决复杂结构的仿生制造问题.文中简单介绍了仿生学理论以及定向探测机理.采用MEMS基硅微机械加工技术完成了传感器微结构的加工.通过模仿鱼类侧线器官神经丘感觉器的仿生结构,完成了传感器仿生微结构的组装,制作出纤毛式硅微仿生矢量水声传感器的模型样机.最后,完成了传感器的校准测试.测试结果表明,该水声传感器不但体积小、质量轻、结构简单,而且具有“8”字型的指向特性.该水声传感器的声压灵敏度为-197.7 dB（0 dB=1 V/μPa）.     

基于MEMS技术的自适应光学系统的研究

用自适应光学系统来校正由大气湍流等产生的波前畸变,能够得到很好的效果.通过对自适应光学系统的工作原理进行研究,提出了一种基于MEMS技术的微小型自适应光学系统校正波前畸变的方法,将MEMS技术应用于变形反射镜,并构建了具体的实验平台,用来校正一种人为产生的波前畸变,且阐述了具体的实验过程.实验结果表明,基于MEMS技术的自适应光学系统能够很好地闭环校正波前畸变,且其体积小、质量轻、校正性能稳定,为自适应光学技术在星载相机上的应用提供了依据.     

一种基于超短基线的高精度多目标水声定位技术研究

超短基线定位系统由于基阵尺寸小、安装方便，在海洋开发中得到了广泛的应用。信号设计是多目标水声定位系统的关键。与常规的跳频序列相比，COSTAS阵列具有良好的相关特性。文中对COSTAS跳频信号进行了分析，仿真结果表明，由它构建的跳频信号有着较好的多目标信号抑制能力，并且可以找到合乎系统要求的多目标信号编码组。试验结果也证明了采用这种基于COSTAS阵列的跳频工作方式较为适合水下多目标声学定位。     

基于MEMS技术的微型模具制作工艺研究

针对微型模具的结构和精度要求,在研究硅模具和背板生长两种工艺路线的基础上,提出了无背板生长工艺路线,并介绍了工艺路线中所涉及的三种MEMS加工方法,即UV-LIGA技术中的光刻、微电铸以及硅MEMS加工技术中的湿法刻蚀.实验结果表明,硅模具和背板生长模具呈54.74°的斜面,且硅模具容易损坏,背板生长模具受应力影响易产生变形;而无背板生长工艺能够获得侧壁垂直、表面细致、使用寿命长的模具,满足结构和精度要求.     

基于视觉的微机器人结肠镜运动导航

设计出一种用形状记忆合金驱动的头部转动机构和一种基于视觉的控制算法,用其进行了微机器人结肠镜在肠道内的自主导航研究.建立了转动机构模型,推导出记忆合金弹簧位移和偏转角度之间的关系.针对人体腔道内图像特点,使用腐蚀生长法找到腔道中心,反推出头舱的偏转角度和记忆合金弹簧位移.基于Preisach模型,提出了记忆合金驱动的前馈控制算法,进行了数字仿真和猪大肠内离体试验.结果表明,控制算法偏转误差小于2.6°,具有良好的实时性.该系统灵活可靠、控制方便,为主动式无创诊疗内窥镜的临床应用奠定了基础.     

基于尺度效应的微细薄板本构模型的建立

为了研究厚度对微细板料成形性能的影响,采用厚度分别为0.1、0.2,0.3,0.4,0.5 mm和1 mm的AISI 304不锈钢薄板进行单向拉伸实验.实验结果表明,当板料厚度小于1 mm时,材料的流动应力随着试样厚度的增大而增大,表现出比较明显的尺度效应.在拉伸实验的基础上,将板料厚度因子引入Swift模型,建立了基于尺度效应的微细薄板的本构模型.该模型的计算结果和实验数据吻合较好.     

基于白光相移干涉术的微结构几何尺寸表征

将Carré等步长相移法与白光垂直扫描相结合形成了一种白光等步长相移算法,该方法快速、准确、非接触,垂直分辨力可达亚纳米级.测量系统集成了Mirau显微干涉物镜,并通过高精度压电陶瓷纳米定位器带动物镜进行垂直扫描.分析了Carré法应用于白光干涉信号的相位提取的精度,对不同扫描步距以及不同信噪比情况下的测量进行了计算机仿真,确定了测量参数.结合重心法将相位计算的数据范围直接定位于干涉信号的零级条纹,从而省去了相位解包裹过程.通过对微谐振器和标准台阶的测量说明了该方法的有效性,并使用白光相移干涉、白光垂直扫描和单色光相移干涉对44 nm标准台阶进行了测量,并对测量结果进行了比较.     

基于分形小波变换的MEMS动态模糊图像亚像素检测技术

基于机器微视觉的微机电系统（MEMS）动态测试系统,提出了一种分形小波变换亚像素检测技术提取MEMS运动轨迹算法.该算法结合电耦合器件（CCD）成像机理,利用图像的分形参数进行随机分形插值对图像边缘进行重建,通过小波变换实现重建后图像亚像素精度的边缘检测.在连续光照明条件下,对MEMS平面微运动模糊图像进行检测处理,提取和分析了MEMS运动轨迹.将该方法和在频闪条件下测得的MEMS器件的平面微运动幅值的结果进行了比对分析和讨论.由实验结果可以看出,本方法有较高的测量精度,其测量绝对误差小于0.02像素.     

基于多传感器融合技术的汽车防盗系统研究

汽车防盗系统本身具有复杂性和多变性等特点，一般的汽车防盗装置大多只使用单一的传感器，单个传感器不能为防盗的决策控制提供准确的依据。选择多种传感器建立的汽车防盗系统，运用多传感器融合技术，采用模糊神经网络技术进行信息融合，对汽车被盗信息进行多方面地监测，从而获得较为可靠的信息，为准确地判断汽车的状态提供依据，具有较强的决策控制能力，达到了准确预警的目的。