周期慢波结构高频特性的仿真研究

由于理论方法数值计算量大以及与实际复杂结构差别大,同时实验测试方法误差大、且高次模难激励。针对这些算法的缺点,采用理论和数值模拟结合方法从而克服上述方法不足,仿真研究了圆柱载膜波导慢波结构的色散特性,其结果和理论计算结果模拟比较,二者吻合。研究表明圆柱载膜波导慢波结构的谐振频率(同一模式下)与载膜半径成正比、与周期成反比;同时表明上述方法计算简单,省去了繁琐的求解方程过程。最后给出各个模式电场分布,对研究分析束波互作用提供依据。     

硅基压电多层膜悬臂梁的偏转模型和优化设计

利用压电多层膜悬臂梁的形变曲率半径,导出了简洁的压电悬臂梁型微执行器的偏转模型.采用此模型,对硅基PZT压电悬臂梁型微执行器进行了模拟和分析.分析获得了各层薄膜结构参数与微执行器偏转位移的关系.根据此分析结果,进一步优化了压电悬臂梁型微执行器的设计,并给出了优化的方法.     

多路模拟Ⅰ/O系统地线与模拟总线设计

本文讨论了①多路模拟 I/O 系统地线设计的原则与具体实现,实践证明这种设计效果良好。②为了方便地实现 DAC 与 ADC 的机器自检,设计了模拟总线,实践证明.这种结构具有简单方便灵活的特点。     

基于三梁结构的电热驱动谐振式微加速度传感器研究

为了提高电热激励/压阻拾振谐振式微加速度传感器的品质因数和消除交叉灵敏度,提出一种基于三梁结构的新设计.依据有限元模拟得到的固有振型来选择三梁结构参数,以减少能量耗散,提高品质因数.分析本设计消除交叉灵敏度的机制和独特的三梁结构的激振方式并对其进行有限元模拟.模拟结果证实这种谐振式微加速度传感器的灵敏度高于1000 Hz/g.     

索膜结构自振特性的仿真分析

索膜结构属于风敏感结构,其在风荷载作用下的反应,与结构的自振特性密切相关.通过索膜结构的自振特性分析发现,索膜结构的自振频率较低且呈连续密集分布,振型也比较复杂;影响其自振特性的主要结构参数是膜中预应力和结构跨度,随着膜中预应力的增加,自振频率呈较大幅度提高,而随着结构跨度的增大,自振频率却大幅度降低;另外,加劲索的张拉刚度对自振频率特别是第一自振频率影响很小;运用有限元软件ANSYS模拟分析了一个实际算例,验证了以上结论.     

一种新颖的微杆杠结构的理论建模及其在谐振式微加速度传感器中的应用

为了提高谐振式微加速度传感器的灵敏度,提出一种新颖的微杠杆结构.分析该结构的工作原理,推导该结构的理论模型,得到这种微杆杠放大倍数的解析表达式.在这个理论模型的基础上,为了进一步提高微杆杠的放大倍数,对其参数进行优化,分析微杆杠结构中各参数对于放大倍数的影响,优化后该结构的放大倍数高达200.基于这种微杠杆结构设计两种分别为静电驱动/电容检测和电热驱动/压阻拾振的谐振式微加速度传感器,分别介绍这两种传感器的工作原理及其特点,并对这两种结构进行有限元模拟.模拟结果证实这两种微加速度传感器的灵敏度均高于1 000 Hz/gn,进而验证这种新提出的微杠杆结构的有效性.     

生物敏感膜的研究现状与发展趋势（Ⅱ）

3 基于生物膜与仿生物膜传输机制的生物敏感膜这类敏感膜有的直接利用具有生物活性的生物膜,或者人工生物膜.这种人工膜,无论从结构上还是性质上都与天然生物膜很相似.到目前为止,人工生物膜以双层脂质膜-双分子磷脂膜(BLM)的制作与运用较成功.一个天然生物膜的例子,是嗅觉器官对外界信息传感的机制.图8示出天然嗅觉膜的结构.     

甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺杯芳烃聚合物膜中残留溶剂行为的多尺度模拟

利用耗散力动力学(DPD)模拟,研究只有少量溶剂之下,甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺杯芳烃聚合物膜的介观结构.溶剂包括氯仿(CHCl3)和四氢呋喃(THF).在DPD模拟中,聚合物和溶剂分子采用粗粒化模型.Flory-Huggins理论中的相互作用参数χ是用计算组分之间的内聚能而求.模拟得到了不同溶剂与丙烯酰胺杯芳烃(CA)以及甲基丙烯酸甲酯(PMMA)之间的斥力参数.在DPD模拟得到的介观结构的基础上,根据溶剂、甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及杯芳烃的浓度分布曲线,通过杂化蒙特卡罗(Hybrid Monte Carlo)方法映射,求得溶剂存在下聚合物的微观结构.通过分子力学(MM)和分子动力学(MD)计算求得径向分布函数以及溶剂的自扩散系数.     

基于一种新的网格结构的涡粒子模拟烟的方法

目的：流体模拟方法中的基于旋度的模拟方法相比于基于速度的模拟方法,能提供较多细节,但是通常难以处理不同的边界条件,比如固体边界和自由表面,而且通常难以保证模拟的稳定性。本文的目的就是为了解决基于旋度的模拟方法的边界问题和稳定性问题。方法：本文提出了一种新的网格结构,在这种网格结构下,旋度分量被错开放置在每个网格的棱的中心点。利用这种网格离散格式,本文提出了几种修改求解速度场方程组的策略,以应对不同的边界条件。结果：本文给出了多种场景下的流体模拟结果图,以及几种场景下的总动能变化图和时间效率表。结果显示,本文方法能够处理好不同边界条件,并保持模拟的稳定性。结论：本文提出了一种新的涡粒子流体模拟方法,该方法利用一种新的网格结构辅助模拟,在这种新的网格离散格式下,该方法解决了基于旋度的模拟方法的边界问题和稳定性问题。     

基于光纤Mach-Zehnder干涉仪光纤AE传感器的灵敏度分析

本文介绍了光纤AE传感器的应用和一种AE传感器的结构.同时,文章介绍了此类光纤AE传感器工作原理,并对这种基于MZ干涉仪的光纤传感器的灵敏度进行了分析.文章最后给出由Matlab得到的此类光纤AE传感器灵敏度分析的模拟结果.     

双层厚膜结构改善气敏元件灵敏度和选择性研究

研究了厚膜印刷技术制备的双层膜结构气敏元件的灵敏度和选择性.测量结果表明:在二氧化锡(SnO2)单层膜下再添加一层纳米三氧化钨(WO3)材料厚膜,可以提高气敏元件对酒精、丙酮、甲醛、甲苯还原气体的灵敏度和选择性.当浓度为900×10-6时,将SnO2覆盖在WO3之上形成双层膜时,较两种材料对应的单层膜灵敏度均有所提升.因此,双层厚膜结构为改善元件的灵敏度和选择性提供了一种可行的方法.初步认为,双层膜的作用与膜的上、下排列顺序有很大的关系,也与双层界面间由于扩散效应所形成的过渡层有关.     

双压电结构乐甫波激发效率和液体传感的仿真

乐甫波器件适于液体检测,但在工程上经常因为激发效率较低而影响应用。与“压电基底-非压电薄膜”的单压电结构乐甫波器件相比,双压电结构的特点是薄膜也选用压电材料,以期增大器件整体的压电效应。在建立理论模型的基础上,通过空气中和液体检测时双压电结构乐甫波与声表面波、单压电结构乐甫波的机电耦合系数仿真并对比,表明对于某些压电基底和薄膜,双压电结构具有更高的乐甫波激发效率。并且,以液体介电常数检测为例,仿真结果还表明了双压电结构乐甫波比单压电结构具有更高的灵敏度。     

Study of residual stress-induced deformation of multilayer cantilever for maskless microplasma etching

In the scanning probe microscopy-based microplasma etching system proposed by our group, the microcantilever probe integrated with microplasma device is a multilayered structure. However, the thin film residual stress generated by microfabrication process may cause undesirable bending deformation of the cantilever. In order to predict and minimize the stress-induced deformation in the cantilever design, we experimentally measure and calculate each thin film stress of the cantilever based on Stoney equation. Then the stress-induced bending deformation of the cantilever is simulated by finite element simulation. By adjusting the thickness of reserved silicon layer of the cantilever, the deflection can be minimized to <5 μm for a 750 μm-length cantilever. Finally the microcantilever probes with different thickness of reserved silicon layer are successfully fabricated by MEMS process. The bending deformation of actual fabricated cantilevers agree well with simulation results, which verifies the feasibility of the cantilever structural design. The results of this paper may lay a foundation for further scanning plasma maskless etching.     

单极板微位移电容传感器结构设计与优化

根据单极板微位移电容传感器结构优化设计的问题,提出了一种基于纵横推进法的电磁场仿真参数化建模方法。在建立合理的单极板电容传感器电磁仿真参数模型基础上,首先通过仿真实验选择保护环和绝缘层缺口的最优值。然后依据仿真得到的最优值,选择结构与最优值接近的电容传感器产品对比,取得了较好的研究结果,电容仿真值与实际测量值误差小于0.3%。最后对电容传感器极板倾斜对测量结果的影响进行了研究,极板倾斜2°时测量误差为1.6%。电容传感器结构优化结果满足实际工程要求。     

中国微米纳米-PdCr薄膜电阻应变计研制及其高温应变敏感性能研究

在航空航天以及核电领域中,准确测量高温部件的应变、疲劳等结构参数十分重要,对满足高温应用环境的高温应变计需求非常迫切.在镍基合金基底上研制了PdCr薄膜电阻应变计,依次在基片上沉积NiCrAlY作为过渡层来增强附着性,沉积YSZ/Al2O3作为复合绝缘层满足绝缘性需求,溅射PdCr合金作为应变敏感层,并采用金属掩模对PdCr敏感层进行图形化,最后沉积Al2O3薄膜层作为高温保护层,并对PdCr薄膜应变计的应变敏感系数(GF)以及高温环境下的表观应变、漂移应变等性能进行了表征.结果表明,不同温度下PdCr薄膜应变计的电阻值随应变呈良好的线性关系;在常温下,其应变敏感系数为1.40;在800 ℃时,应变计的表观应变系数127 με/℃.应变计的电阻值随时间线性减小,导致的漂移应变约为1 800 με/hr,应变敏感系数为1.41.同时,对制备的PdCr薄膜应变计进行了可靠性评估和寿命评估.结果表明,其重复性测量误差约为5.71%,工作寿命超过10 h.     

Simulation of deep UV lithography with SU-8 resist by using 365 nm light source

The deep lithography of thick resist layer is the primary step of LIGA technology. UV Proximity lithography, which is used to fabricate high aspect ratio MEMS normally, is investigated in this paper. The light intensity distribution in the thick photoresist layer mainly depends on the diffraction produced by the gap between mask and wafer in proximity lithography. Fresnel diffraction model is used to simulate lithography process normally, which the thin photoresist layer is used in the lithography process. But it is not accurate in deep lithography process. A correction to the Fresnel diffraction theory is used to simulate the lithography process depending on the scalar diffraction theory of light propagation in this paper. The difference of this two models is given in this paper. The simulation results show that the corrected model can obtain more accurate simulation results than the Fresnel diffraction model. The experiment results and the theory analysis both indicate that: the structure contrast decreases with the increase of the film thickness. The smaller the structure linewidth is, the faster the structure contrast decreases. The linewidth of microstructure is not equivalent from the top to the bottom, broaden in the middle part normally. The theory simulation gives the quantitative analysis.This work was supported by of China 973 Program (No. 1999033109).     

一种大量程压力传感器的结构优化设计与仿真分析

设计了一种大量程硅压阻式压力传感器,通过理论模型分析优化传感器结构尺寸,保证薄膜的线性变化和抗过载能力;并通过有限元建模分析可动薄膜位移及应力随压力变化关系,对结构进行优化设计;同时用有限元仿真验证理论分析的正确性.通过理论与仿真优化分析,提出了采用C型膜片一体化硅压阻式压力传感器结构,可动薄膜选用方膜边长为1000μm,厚度为50μm,实现0~2 MPa的压力测量.     

多层导电结构厚度电涡流检测正向模型及仿真器研究

首先推导出有限截面圆柱形线圈置于多层导电结构上方时,各种参数与阻抗变化关系的数学模型;接着研究该正向模型的求解方法和计算技术,并建立了一个多层厚度电涡流检测仿真器,仿真计算了单层板、金属基体上导电涂层厚度以及多层导电结构板间间隙检测时待测厚度值变化导致的探头阻抗响应值,分析了变化规律,并进行了实验验证.仿真器的仿真结果可为实际检测系统参数设计提供理论依据,且可在基于模型的反演算法中提供正向解.     

表面粘贴式光纤光栅传感器的应变传递机理分析与实验研究

金属基底封装的光纤光栅应变传感器具有线性度高、重复性好、易标定等特点,在应用中由于光纤与基体不直接接触,测量的精度取决于粘结胶的特性.在分析FBG应变感知机理的基础上,基于力学仿真设计了金属基底结构,并建立了包含光纤光栅-壳体-粘胶层-基体的四层应变传递仿真模型,制作并利用悬臂梁进行了应变测试,取得了良好的实验结果且与仿真计算误差在0.5%以内.     

Improving the display performance of reflective color LCDs with micro-cone-structure film

Abstract— A micro-cone-structure film was proposed to improve the viewing angle of reflective color LCDs, both in chromaticity and brightness. The simulation results show that the film works as a collimating layer when the light is incident from the bottom side of cone and as a scattering layer when the light is incident from the tip side. The viewing-angle dependence of reflective interference color filters (RICF) is weakened dramatically by including such a film. The film is not only useful to RICF, but also to most reflective color LCD modes.