变压器油微水在线测量传感器的研究

本论文设计一种变压器油微水在线测量传感器 ,详细讨论了影响传感器的误差来源 ,提出相应的处理措施 ,实验证明 :研制的变压器油微水在线测量传感器的测试结果与国家标准试验方法 -卡尔·费休试剂法具有一致性 ,测量重复性较好 ,实验结果的重复性误差小于 7% ,且具有测量量程宽 ( 5× 10 -6～ 10 0 0× 10 -6) ,测量精度高 (≤ 2× 10 -6) ,操作简单 ,不需任何试剂等优点。     

高精度微位移差拍激光干涉仪

本文介绍用于高精度微位移测量的差拍激光干涉仪,其不确定度优于1×10~(-3)μm,可望作为研究多种微位移测量方法的标准。     

国外计量二则

红外线微小物体温度分布仪由日本航空电子技术公司开发的TVS-8000型显微镜式红外线热成像装置,带有二维锑化铟（InSb）传感器,可用于测量微小物体的温度分布状况。因为TVS5000采用了160×120（水平×垂直）个像素的二维矩阵传感器的电子扫描方式,故可用1／51．4秒的侦时间,高速实时的获取热像。而且,因采用斯特令循环冷却方式,故省去了添加冷却剂之劳。可测视场为1．6mm×1．2mm,观测距离约18mm,最小空间分辨率为10μm,测量温度范围是室温至300℃。利用机器人测圆的方法利用微型机器人对圆形工件进行测量的方法是这样的：3台微…     

微注塑充模流动中的粘性耗散效应

微注塑成型中的粘性耗散效应引起的熔体充模流动行为变化,直接影响微塑件的成型质量。应用双料筒毛细管流变仪与微尺度口模和高精度温度传感器等组成的测量装置,对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)熔体以不同剪切速率和口模入口温度,流经直径350μm和500μm而长径比不同口模时的粘性耗散效应进行了实验测量和数值模拟。结果表明,微通道中的熔体粘性耗散效应随剪切速率的增加而明显增强,随通道直径的减小和入口熔体温度的升高而减弱;但通道直径一定时,长径比的增大也会导致粘性耗散作用增强。     

基于变压器油的微水在线测量传感器的研制

本论文设计一种变压器油微水在线测量传感器,详细讨论了影响传感器的误差来源,提出相应的处理措施,实验证明研制的变压器油微水在线测量传感器的测试结果与国家标准试验方法——卡尔·费休试剂法具有一致性,测量重复性较好,实验结果的重复性误差小于7%,且具有测量量程宽(5×10-6～1000×10-6),测量准确度高(≤2×10-6),操作简单,不需任何试剂等优点。     

导模法生长蓝宝石单晶光纤的缺陷和光学特性研究

通过导模法(EFG)成功生长了蓝宝石单晶光纤(直径400~1000 μm, 长度500 mm)。光纤的横截面大致为圆形, 侧面无明显的小面, 直径变化小于40 μm。本研究对晶体缺陷, 例如微气泡, 包裹物和生长条纹等进行观察与分析, 得出: 大多数微气泡是球状的, 且存在于光纤的外侧缘; 在蓝宝石光纤外侧面也观察到少量的钼包裹物元素; 新模具在前几次使用中往往会产生更多的钼夹杂物, 在多次使用后降低。通过对熔体膜流体流动的实验和数值模拟, 研究蓝宝石光纤中微气泡尺寸和分布, 实验和数值模拟的结果显示出良好的一致性。微气泡的分布取决于熔体膜处的流体流动模式, 流体流动的涡流使微气泡在热毛细对流作用下移动到蓝宝石光纤外侧缘。633 nm处的吸收损耗为9 dB/m, 包裹物和表面不规则性会增加散射损耗。     

数字影院放映技术发展的新阶段——2KDLPCinema~(TM)放映机闪亮登场

在BIRTV 2 0 0 3展览会期间 ,美国德州仪器(TI)公司DLPCinemaTM 产品市场推广经理布鲁克·威廉斯宣布了DLPTM 家族新成员 :为大银幕影院精心设计的 2KDLPCinemaTM 技术和产品 ,昭示了TI继续保持投影技术领先供应商的地位。2K标志着数字影院技术的新阶段名为m2 5方案的 2KDLPCinemaTM 技术 ,其芯片的尺寸为 2 8mm× 14.8mm ,在如此小面积的芯片上排列着 2 0 4 8× 10 80微镜 ,即 2 2 0万个微镜 ,每个微镜相当于放映影像中的一个像素 ,所以该芯片的分辨率为 2 2 0万像素。每个微镜通过一个金属铰链连接 ,以每秒 5 0 0 0次的速度…     

镍质微滤膜的研制

用粉末冶金法制备镍基多孔载体,并采用电沉积的方法,对膜的表面进行修饰.研究结果表明:添加剂用量可以显著提高载体的透气度,但最大孔径也较大(3 μm).为了提高过滤精度,本实验采用电镀对多孔载体表面进行修饰,在优化条件实验下制得的微滤膜精度较高,最大孔径小于0.62 μm;透气度范围为(8～10)×10~(-4) m/(Pa·h).     

CVD金刚石膜/硅为基板的微条气体室性能研究

提出了一种新型的CVD金刚石膜/硅(ρ～1010Ω·cm)为基板的微条气体室,阳极宽度7μm阴极100μm,间距200μm。室温下,充以1.01×10-5PaAr+CH4混合气体时,采用5.9keV55FeX射线测量了探测器在不同高压和气体比例时的脉冲高度分布,详细讨论了高压和气体比例对能量分辨率的影响,结果表明该探测器具有较高的信噪比和能量分辨率。在Ar+10%CH4混合气体、-1100V漂移电压和-650V阴极电压工作条件下,微条气体室能量分辨率可达12.2%。     

一种新型的三维测微式测头

本文提出一种从机械结构到测量原理均为创新的三维测微式测头。在±100μm的测量范围内,双向触测的总体重复精度目前可达到±0.43μm(OPTON三坐标测微式测头的总体重复精度仅为±0.5μm),且随测量范围的减小精度迅速提高。测力小于0.33N;测头体积较小,φ为90mm,高为14mm,使用性能好。     

微小孔尺寸形状的脱模与图像测量

将脱模方法与显微图像处理结合,实现了微小孔内部轮廓的尺寸形状测量.首先采用具有超弹性的乙烯基聚硅氧烷作为制模材料,通过脱模方法将微小孔内部轮廓复制为模型的外部轮廓.然后在显微镜上采集模型的放大图像,利用图像分割、边缘提取、直线检测等图像处理手段,测量出微小孔内部直径随深度的变化曲线.开发出用于测量微小孔尺寸形状的应用软件,利用该软件对脱模法的复制精度进行校验.对于孔口直径在145～155μm的微孔,所制模型在孔口处直径与原始孔口直径的平均绝对值误差为0.9μm.通过脱模方法制作三维型腔模型,得到脱模模型形貌与原始形貌的平均绝对值误差为0.37μm,均方根误差为0.51μm.所提方法融合微米量级的脱模精度和像素级的图像测量精度,可用于微小孔孔径、内部轮廓形状等的测量.     

三维金属微构件的微熔模精密铸造成形

利用微铸造工艺低成本制备具有三维复杂结构的微金属构件是微细加工技术的发展方向之一。文章利用超声细化工艺改进了现有的微熔模铸造铸型,获得了具有纳米微结构的低表面粗糙度（Ra-0.22μm）的微熔模型壳,并实际离心浇注成形了直径仅为100μm,长径比达到200的微细圆丝Zn-4Al合金微铸件,微铸件的表面粗糙度仅为Ra-0.51μm,且成形完整。     

微注塑成型充模流动中的对流换热实验

微注塑成型中,聚合物熔体与微型腔壁面间的对流换热行为与常规注塑成型不同,对流换热系数也发生了变化。通过采用微模具和温度传感器,对聚丙烯(PP)、ABS和两种聚甲醛(POM)熔体,以不同注射速度填充厚度为0.510 mm和0.420 mm,表面粗糙度为0.062μm、0.393μm和0.695μm的不同微型腔时的模具温度分布进行测量,从而求得对流换热系数。结果表明,微注塑成型中对流换热系数,与聚合物材料热物理性质紧密相关,热物性参数值高的材料,对流换热系数也大;且随注射速度和型腔表面粗糙度的增加以及型腔厚度的减小而增大。     

微小空间点火装置的设计

针对微内燃机燃烧室的尺寸特征和点火形式,对微小空间点火实验装置进行了研究,设计并制作了微小空间内的放电点火装置．设计的硅微燃烧室的尺寸为1mm×1mm×1mm、3mm×3mm×1mm和9mm×9mm×1mm;点火电极位于燃烧室腔体中央,电极间隙在10一,100μm;电极材料为金．本文为微小空间放电点火特性实验研究提供了一种通用装置,也为以微型内燃机为代表的便携式微型高能电源组的微型化和实用化提供了技术支持．     

Effects of Multi‐Scale Patterning on the Run‐In Behavior of Steel–Alumina Pairings under Lubricated Conditions

In nature, many examples of multi‐scale surfaces with outstanding tribological properties such as reduced friction and wear under dry friction and lubricated conditions can be found. To determine whether multi‐scale surfaces positively affect the frictional and wear performance, tests are performed on a ball‐on‐disk tribometer under lubricated conditions using an additive‐free poly‐alpha‐olefine oil under a contact pressure of around 1.29 GPa. For this purpose, stainless steel specimens (AISI 304) are modified by micro‐coining (hemispherical structures with a structural depth of either 50 or 95 μm) and subsequently by direct laser interference patterning (cross‐like pattern with 9 μm periodicity) to create a multi‐scale pattern. The comparison of different sample states (polished reference, laser‐patterned, micro‐coined, and multi‐scale) shows a clear influence of the fabrication technique. In terms of the multi‐scale structures, the structural depth of the coarser micro‐coining plays an important role. In case of lower coining depths (50 μm), the multi‐scale specimens show an increased coefficient of friction compared to the purely micro‐coined surfaces, whereas larger coining depths (95 μm) result in stable and lower friction values for the multi‐scale patterns.     

不同粒径微米/亚微米颗粒布朗运动的实验研究

利用显微粒子追踪测速系统(Micro-PTV)对四种不同粒径(2μm、1μm、0.71μm、0.52μm)的颗粒在纯水中的布朗运动进行了实验研究.使用波长为532nm的连续激光器、电子倍增CCD(EMCCD)相机以及放大倍率为63倍的显微物镜得到颗粒图像.对原始图像进行处理,借助于Video Spot Tracker软件获得相邻两帧图像中示踪颗粒的单步位移,在此基础上计算颗粒在纯水中的实验扩散系数,分别为0.191μm2/s,0.391μm2/s,0.579μm2/s及0.746μm2/s.将计算结果与采用Stokes-Einstein公式计算的无限大空间单个颗粒理论扩散系数进行了比对,偏差在10%以内,实验值略小.实验结果能够正确反映微米(μm)/亚微米颗粒布朗运动的特征.     

基于ICP工艺的垂直微小硅镜的加工

利用自感应耦合等离子(ICP)蚀刻机进行硅深层反应离子刻蚀,得到了几微米宽的狭槽,其轮廓通常为正锥形,即蚀刻槽的宽度随着蚀刻深度的增大而减小.然而,对一个宽槽来说,由于等离子区内边界层的变形,其蚀刻宽度会随着蚀刻深度的增加而增加.在许多应用中,硅蚀刻轮廓侧面的垂直状况是一个关键性问题.叙述了分离式垂直镜的加工过程;研究了影响蚀刻轮廓的各种重要参数.经过引入多步制法与优化激励源、基底偏压源及加工压力,减小了等离子区边界层内的变形,改善了轮廓的蚀刻状况.得到的结果为:120μm高垂直微镜垂直度为89.7°,200μm高垂直微镜垂直度为89.3°.     

具有“荷叶效应”的硅基仿生表面的制备及其微摩擦性能

用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观测了荷叶表面的双微观结构,即特征尺度在10μm左右的微米乳突和直径为50～100 nm的纳米蜡质晶体.提出了制备具有"荷叶效应"的硅基仿生表面的两种方法,一是将表面制有特征尺度为100 nm左右纳米结构的硅片进行硅烷化疏水处理,仅制作了纳米结构,部分模拟了"荷叶效应;"另一种方法是将表面制有特征尺度为10μm左右微米结构的硅片进行烷基烯酮二聚体(AKD)化处理,该方法获得了具有双微观结构的仿生表面,比较完整地模拟了"荷叶效应."微摩擦性能测试结果表明光滑硅片微观摩擦系数为0.08～0.10,而具有120 nm～25μm微结构的硅片微观摩擦系数为0.04～0.07;具有特征尺度为200 nm线条阵列的粗糙区平均黏附力与光滑区平均黏附力之比为0.59.硅基仿生表面有利于降低摩擦系数和减小黏附,"荷叶效应"对于微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)防黏减摩具有一定的潜在应用价值.     

陶瓷微结构件的注射成形工艺及其微观组织

采用粉末微注射成形技术制作了ZrO2陶瓷微结构件,分析了其注射成形工艺,包括喂料配制、注射工艺及烧结工艺对微观组织的影响.实验结果表明,粉末体积分数为55%的生坯注射成形后在1 500℃下烧结2 h,采用排水法测得其微结构相对密度高达98.5%,采用纳米硬度分析法得到其微结构的显微硬度值为13.75 GPa.扫描电子显微镜(SEM)结果表明,提高模具温度和注射压力,有利于微结构的填充,进而改善微结构件的微观组织;高的烧结温度可以增加零件的致密度,但容易导致晶粒的过度长大和尺寸不均匀.激光共聚焦光学显微镜观察结果表明,使用亚微米级陶瓷超细粉得到的微结构具有良好的表面质量,其烧结前、后的表面粗糙度值分别为0.33μm和0.28μm.此外,提高粉末含量可以减小零件收缩率,从而有利于微结构的尺寸精度控制.     

Utilization of frequency information in a linear wavenumber-scanning interferometer for profile measurement of a thin film

The positions of the front and rear surfaces of a silicon dioxide film with 4 μm thickness is measured with a novel and simple method in which both amplitude and phase of a sinusoidal wave signal corresponding to one optical path difference of a reflecting surface is utilized in a linear wavenumber-scanning interferometer. For this utilization, the scanning width and the position of the reference mirror are adjusted exactly to distinguish the two sinusoidal waves corresponding to the two surfaces of the film. The scanning width of the wavenumber and wavelength of the light source are 0.326×10(-3) nm(-1) and 140 nm, respectively.