静电梳微谐振子蟹脚型结构的振动特性

运用梁的理论讨论了静电梳微谐振子常见结构———蟹脚型结构的振动特性 ,推导出计算蟹型结构谐振频率的计算公式 ,分析了各几何参量对结构谐振频率的影响 ,并和静电梳微谐振子的另一种常见结构———直脚型结构的振动特性进行了比较。得到的结论对静电梳微谐振子的设计具有指导意义     

静电梳微谐振子蟹脚型结构的振动特性

运用梁的理论讨论了静电梳微谐振子常见结构－蟹脚型结构的振动特性,推导出计算蟹型结构谐振频率的计算公式,分析各几何参量对结构谐振频率的影响,并和静电梳微谐振子的另一种常见结构－直脚型结构的振动特性进行了比较,得到的结论对静电梳微谐振子的设计具有设计具有指导意义。     

静电硅微多折叠梁谐振器设计和试验研究

建立了静电硅微多折叠梁谐振器的横向振动模型,得到了多折叠梁的变形方程和该类谐振器谐振频率的解析表达式。用标准体硅微工艺设计加工出两类共4种该类谐振器,通过试验测定其谐振频率,并用ANSYS软件进行了模态分析。结果表明,该类谐振器谐振频率的理论计算值和ANSYS模拟值与实测值间的相对误差均小于2％,验证了该理论模型的正确性。采用多折叠梁谐振器可以实现低频下大振幅的电能-微机械能的转换。     

基于子结构模型的音叉振动式微机械陀螺的检测电容解析方法

为建立加工缺陷对微机械陀螺性能影响的机理性模型,解决高精度微机械结构优化设计的计算时间问题,以微机械加工技术制备的音叉振动式微机械陀螺为研究对象,利用多自由度动态有限元解析理论,提出基于子结构模型的检测电容解析法,实现微陀螺实际工作状态的模拟,并对模拟结果进行试验验证。从实例解析出发,发现微陀螺加工缺陷和工艺误差虽然对其结构固频特性影响不大,但是对其最终输出的电容检测特性具有较大影响这一重要现象。解析方法和结果在提高微机械陀螺解析精度和解析效率的基础上,对多物理场耦合工作环境下音叉振动式微机械陀螺健壮性能的解析和评价具有重要的参考价值。     

大行程精密定位平台偏摆误差的补偿方法

精密定位平台在导轨动连接处刚度较差,在高速高动态工作中这里易产生偏摆振动。为了减小偏摆误差对定位平台的影响,提高定位精度,通过对直线电机驱动、气浮导轨支撑和导向的高精度定位平台进行研究。根据定位平台偏摆误差的动态特性,采用偏摆误差补偿方法,设计一种偏摆误差检测系统,采用平尺和微位移传感器相结,具有高频响、非接触式的特点。设计了一种基于压电陶瓷驱动的x,y两维微位移补偿机构。同时,通过将气浮导轨滑块副简化成弹簧、质量和阻尼相结合的系统,推导出了定位平台两自由度的偏摆振动模型。基于误差补偿系统的偏摆误差补偿实验表明,精密定位平台的定位精度得到了较大提高,定位平台的定位精度优于2μm。     

静电梳微谐振子直脚型结构的振动特性

静电梳微谐振子是微机械领域常用的直线型驱动装置。运用梁的理论讨论了一种常见的结构———直脚型结构的振动特性 ,提出了计算结构谐振频率的实用算法。并探讨了影响谐振频率的几何参数 ,得到的结论对静电梳微谐振子的设计具有指导意义     

静电梳微谐振子直脚型结构的振动特征

静电梳微谐振子是微机械领域常用的直线型驱动装置。运用梁的理论讨论了一种常用的结构－直脚型结构的振动特性,提出了计算机结构谐振频率的实用算法。并探讨了影响谐振频率的几何参数,得到的结论对静电梳微谐振子的设计具有指导意义。     

具有不对称弹性梁的梳状微加速度计的结构变形分析

通常情况,梳状微加速度计具有对称结构.但是加工工艺的缺陷可能导致梳状微加速度计的弹性梁不对称,引起结构发生扭转运动.对于双端固定梁式结构,分析了弹性梁的不对称性对结构等效刚度的影响.在假设弹性梁长度相等,但弯曲刚度不相等的前提下,推导出了结构的等效刚度计算公式,并将其推广到任意不对称情况.最后用有限元仿真实例验证了理论...     

磁悬浮振子绝对式振动测量方法

提出了用磁悬浮球作为振子实现非接触绝对式振动测量方法,推导了磁悬浮球的动力学方程,方程表明磁悬浮球的运动方程与质量-弹簧系统一致,均为常系数二阶微分方程,从理论上证实将磁悬浮球作为振子是可行的.给出了灵敏度和最大加速度指标,研究了磁悬浮振子振动传感器的频率特性并进行了误差分析.实验结果表明,磁悬浮振子振动传感器的输出波形与外加激振器的波形一致.磁悬浮振子振动传感器属于非接触绝对式振动测量方法,克服了机械摩擦和机械间隙误差,可直接输出振动位移信号,阻尼由电子电路实现便于阻尼参数调整,灵敏度高,频响范围宽,易于实现多维振动测量等,为绝对式振动测量提供了新的测量方法.     

用于光学遥感器耐受卫星平台微振动环境地面测试的六自由度平台

考虑空间卫星平台微振动环境对高分辨率空间光学遥感器成像质量的制约,提出了在地面测试光学遥感器耐受空间微振动环境裕度的六自由度激振平台的设计方案。建立了平台的运动学与动力学模型,推导出促动器音圈电机的传递函数并建立了Simulink模型。基于设计的模型研制了六自由度平台。对振动平台样机进行了振动加速度控制精度的验证实验,实验以典型的卫星平台微振动频率点为测试输入。实验结果表明平台振动频率为7~40 Hz时,其加速度输出相对误差可控制在7%以内。该平台借鉴了Stewart平台的并联构型,其结构简单、刚度大,振源输出精确可控,满足地面试验应用要求。     

Design and Fabrication of MEMS Gyroscopes on the Silicon-on-insulator Substrate with Decoupled Oscillation Modes

The mode coupling is a major factor to affect the precision of the micro electromechanical systems(MEMS) gyroscope. Currently, many MEMS gyroscopes with separate oscillation modes for drive and detection have been developed to decrease the mode coupling, but the gyroscope accuracy can not satisfy the high-precision demand well. Therefore, high performance decoupled MEMS gyroscopes is still a hot topic at present. An innovative design scheme for a MEMS gyroscope is designed, and in this design, the inertial mass is divided into three parts including the inner mass, the outer mass and the main frame mass. The masses are supported and separated by a set of mutually orthogonal beams to decouple their movements. Moreover, the design is modelled by multi-port-element network(MuPEN) method and the simulation results show that the mode coupling of the gyroscope between driving and sensing mode was eliminated effectively. Furthermore, we proposed a new silicon-on-insulator(SOI) process to fabricate the gyroscope. The scale factor of the fabricated gyroscope is 8.9 mV/((o)?s) and the quality factor(Q-factor) is as high as 600 at atmosphere pressure, and then, the resonant frequency, scale factor and bias drift has been test. Process and test results show that the proposed MEMS gyroscope are effective for decrease mode coupling, furthermore, it can achieve a high performance at atmosphere pressure. Furthermore, the MEMS gyroscope can achieve a high performance at atmosphere pressure. The research can be taken as good advice for the design and fabrication of MEMS gyroscope, meanwhile, it also provides technical support for speeding up of MEMS gyroscope industrialization.     

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。     

A new optimal design and analysis method based on MADM for MEMS products development

This paper presents an optimum design method to support the total micro-electromechanical systems (MEMS) product/device optimization, and its evaluation at the conceptual stage itself using the multiple attribute decision making method. In the traditional MEMS product development cycle, simulation and design using software tools are very important due to the knowledge limitation and complexity in design, fabrication, and packaging processes. The available tools are time consuming and relay on trial and error to achieve an optimum solution. The proposed method simplifies the relationship between parameters of design, fabrication, materials, packaging, and the performance of the MEMS product. The methodology is explained with the help of design flow diagram and time chart. A MEMS-based radio frequency (RF) power sensor is designed and the methodology is demonstrated. The proposed sensitivity analysis method is more effective and less time consuming than traditional techniques. Sensitivity analysis is carried out by varying the thickness of the signal conductor. The results of RF power sensor with insertion loss 0.428?dB, reflection loss 25.956 and voltage standing wave ratio of 1.106 at 1.5?GHz are reported.     

A web-enabled open database system for design and manufacturing of micro-electro-mechanical systems (MEMS)

This paper presents the development of a web-enabled database system for MEMS design and manufacturing which can provide the networked design and manufacturing services over the Internet. Specifically, the data obtained from various sources for MEMS manufacturing processes/materials are organised as databases by using the relational database management systems (RDBMS), Microsoft Access and MySQL. The database system can be accessed from a Java application as well as an applet. The stand-alone Java application is created using JFC Swing, JDBC and SQL, and the Java applet is subsequently created to enable web functionality. The underlying database is open, extensible through a set of administrator tools or via the web, which gives commercial design and manufacturing facilities the ability to update their own materials, processes and rules. This plays a crucial role in the system for advisory MEMS manufacturing service and concurrent collaborative MEMS design and simulation. The developed database system, e-MEMS Designer @Database, which contains extensive manufacturing or fabrication processes and materials databases for MEMS and microelectronics, is easily incorporated as a sub-system into both the standalone system and the web-enabled MEMS design system, MEMS Designer, which is being developed. The database system can also be updated to create a comprehensive data warehouse and an advisory system for MEMS manufacturing processes/materials selection.     

MEMS技术及应用的新进展

MEMS是微电子和微机械的集成体 ,目前制备 MEMS的材料和工艺等得到很大发展 ,但其研究理论尚不成熟。本文综述了当前制备 MEMS的几个重要步骤 (即设计、材料选择、加工、封装以及测试 )的发展水平和存在问题 ;并总结了 MEMS应用的最新进展和未来前景     

MEMS加工误差对圆环形与多边形多环陀螺结构对称性的影响研究

基于前期实验结果,为了进一步研究MEMS加工误差对多边形与圆环形多环陀螺结构加工后结构对称性的影响,作为对比,基于相同的结构设计原则,分别设计了2组不同结构半径与环数的圆环形与多边形多环结构,并在同一晶圆上完成了2组结构的MEMS工艺加工.搭建了多环陀螺参数测试系统对结构频差进行测试,测试结果表明,2组实验中多边形结构...     

用于能量传输的生物体植入式MEMS电感线圈的设计

为了能得到植入在生物体内,用于体内微型电子系统与体外设备信号和能量传输的高品质因数Q值和高电感量L值的MEMS电感线圈,本文首先对MEMS电感模型做了理论分析,然后在充分考虑功率传输要求、植入器件体积的限制以及制作工艺的可实现性的情况下,用高精度的3D电磁仿真软件HFSS,对电感的主要参数如圈数N、线宽W、导线间隙S、导线厚度H、导线材料M和衬底电导率σ作了优化设计。最终确定N=10、W＝25μm、S=50μm、H=48μm、M为Cu、σ=0．1S／m。数值仿真的结果显示Q=17．6,L=55nH,fQMAX=240MHz,fself=1．2GHz,它们能很好地符合能量传输的功率要求和信号传输的带宽要求。     

双通道MEMS微波功率传感器的匹配特性

为了降低双通道MEMS微波功率传感器的回波损耗,提高传感器的测量精度,对MEMS悬臂梁的匹配特性进行了研究。首先,通过双通道MEMS微波功率传感器结构构建S参数的理论解析模型,分析了双通道MEMS微波功率传感器的匹配特性,得到了MEMS悬臂梁的间距和回波损耗系数S11的关系;接着利用有限元软件HFSS进行仿真,并和理论结果比较;然后,设计并制作了双通道微波功率传感器;最后,对该传感器的匹配特性进行了测试和分析。实验结果表明:当MEMS悬臂梁的间距为1.6μm时,该传感器在测量8~12GHz频率内的微波信号时,回波损耗小于-19dB。理论和仿真结果较为相符,因此S参数的理论解析模型可以较好地反映双通道MEMS微波功率传感器的匹配特性,对双通道MEMS微波功率传感器的设计具有一定的指导意义。     

面向MEMS构件在线检测和三维外型测量的立体视觉系统

开发了可用于MEMS微制造和微装配过程的一种面向MEMS构件的在线监测和三维外型测量的视觉系统。介绍了该系统的设计、结构、工作原理及实现，并讨论了立体视觉模块的一些关键技术。参考微操作系统的原理，将立体视觉技术引入MEMS构件的检测，实现了由体视显微镜和一个CCD摄像机构建光学系统的三维外型视觉测量系统。实验结果表明，该系统是一种有效的三维检测解决方案。加以少量结构改进，该系统可以用于微制造和微操作过程中对MEMS构件的在线监测和三维外型的视觉测量。     

多晶硅表面微机械光学角速率传感器

多晶硅表面微机械技术是微机电系统（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ,ＭＥＭＳ）中重要的加工技术。本文采用这种加工技术,提出了一种基于Ｓａｇｎａｃ效应的新型微机械学光角速率传感器（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｏｔａｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ,（ＯＲＳ）。由于采用ＭＥＭＳ的最新技术,安将是一种低成本、微型化的ＯＲＳ,文中给出了ＯＲＳ中环形谐振腔的设计和基本理论分析,并提出了电路和控制系统的