微压阻式传感器有限元模拟及线性度优化设计

薄膜结构微压阻式传感器在提高灵敏度过程中容易引入非线性误差,导致传感器输出性能变差。通过分析微压阻式传感器核心敏感元件结构,利用Ansys软件建立硅杯薄膜有限元分析模型,并通过弹性力学方法对有限元模拟的精确度进行验证。针对薄膜结构传感器非线性误差随灵敏度提升而急剧增加的问题,为了提高传感器的线性性能,通过在敏感薄膜下方集成双岛结构,并分析优化岛长和岛宽等结构参数,得到了一种输出线性度优良的双岛结构传感器模型。模型输出结果表明:双岛结构挠度线性度为0.8%,相比薄膜结构8.6%有了较大的改善,电压输出线性度为0.9%,能满足使用要求,且实现了高灵敏度下线性输出优良的传感器模型设计。     

新型微气体传感器的ANSYS分析与优化

设计了一种新型微气体传感器的结构,并利用有限元分析软件ANSYS对该传感器的基底和电极进行了分析与优化。结果得出:传感器的基底设计为硅杯状基座结构,且在Si O_2绝缘层与硅基座之间另加了Si导热层和Si O_2保护层,加热电极宽度和间距分别为50μm和60μm,此时微传感器的中心工作区域可获得高且均匀的温度分布,同时中心区域的磁感应强度值极小,有利于传感器整体性能的提高。     

MOS型气体传感器加热板的结构优化

针对半导体金属氧化物(MOS)气体传感器功耗大的问题,对加热电极的线宽和间距做了优化,用有限元仿真软件COMSOL对加热板进行模拟分析,并对加热板温度进行测试。为进一步降低功耗,提高温度均匀性,提出在加热电极一侧添加一层电绝缘、热绝缘的包覆膜。对添加不同材料不同厚度包覆膜的加热板进行模拟分析,并用红外热像仪对加热板的温度分布进行测试。结果表明,添加包覆膜可降低功耗,提高温度均匀性,提高传感器响应速率,且包覆膜越薄越好。     

用于光气动探测的微流量传感器

针对气体红外吸收的气动探测应用,设计了基于MEMS技术的Sandwich结构硅基微流量传感器.在1 mm2面积内制备了阻值约1.6 kΩ的蛇形Pt薄膜作为加热及测温电阻,其电阻-温度系数(TCR)约2.2×10-3/℃.Pt薄膜采用4 μm厚氮化硅悬梁作支撑,在125℃工作温度下功耗约44 mW.研究了Pt薄膜电阻对的间距以及工作温度对微流量传感器性能的影响,并将其用于CO2气体检测.在0～1 mL/min的测试范围内,该微流量传感器输出信号与气体流量成线性关系,理论检测下限约8.5 μL/min,可用于气体红外吸收的气动探测.     

多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器

多晶硅纳米薄膜具有优越的应变灵敏特性和稳定的温度特性.为了使这种良好的压阻特性得到实际应用,文中给出了多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器的设计方法.根据多晶硅纳米薄膜压阻特性和硅杯腐蚀技术条件确定弹性膜片结构,并采用有限元分析方法对弹性膜片尺寸以及应变电阻分布进行了优化.依据优化设计结果试制了压力传感器芯片.实验表明该传感器工艺简单、高温特性好、灵敏度高.     

PZT压电薄膜微传感器的优化设计

通过经验设计出压电薄膜微传感器的基本结构，研究了压电薄膜微传感器的工作原理，选定了优化参数和优化目标；然后利用有限元软件ANSYS7.0进行优化设计，对压电薄膜微传感器的结构尺寸对其线性度和灵敏度的影响进行分析；结合微电子工艺的要求，选定了一个比较合理的结构尺寸，模拟了它的线性度和灵敏度。     

酞菁铅薄膜气体传感器的研制及其特性研究

采用MEMS技术研制了一种以材料硅为基底,具有立体结构的酞菁铅(PbPc)薄膜气体传感器.阐述了该传感器的工作原理、结构设计及工艺流程,给出了酞菁铅薄膜的制备方法,并对PdPc薄膜气体传感器进行了敏感特性研究.     

基于硅桥的新型甲醛气体传感器的研究

提出了一种基于高分子薄膜溶胀效应的新型MEMS压阻式甲醛气体传感器,其结构由嵌入惠斯通电桥的硅桥和一层改性丙烯酸酯气敏薄膜构成,敏感薄膜因吸收甲醛气体发生溶胀使硅桥上的惠斯通电桥产生输出电压,从而实现对甲醛气体的检测.基于弹性力学薄板原理构建了该气体传感器中硅桥与改性丙烯酸酯薄膜相互作用的模型,并推导出传感器的输出公式.实验结果验证了理论分析模型,实验结果表明该传感器有很好的线性,选择性.实验测得该传感器灵敏度为0.975×106ecr,分辨率为10×10-6,响应时间和恢复时间分别为50s和65s.该传感器结构简单、无须加热,工艺成熟、成本低,应用MEMS 工艺技术可实现与信号处理电路的集成.     

微热板式气压传感器结构设计与热分析

给出了采用牺牲层技术制作的微热板式气压传感器的加工工艺和工作原理.分析了微热板各层薄膜厚度、微热板下气隙高度、支撑桥尺寸、微热板面积大小对传感器加工、工作性能的影响,并结合实际工艺条件设计了一种采用不同支撑桥尺寸的传感器结构.理论分析了恒温加热方式下微热板各种传热途径随气压的变化关系;用有限元方法模拟了恒流加热方式下气压对传感器温度分布和温度大小的影响.分析结果显示,气压较高时微热板传热以气体导热为主,而气压较低时以支撑桥导热为主;微热板区域温度分布较均匀,温度大小受气压影响较大;设计的传感器测量范围为10～10⁵Pa,功耗在毫瓦级,且具有尺寸小、热响应快、易与电路集成等优点.     

硅微微压传感器的设计

电容式硅微微压传感器具有灵敏度高、稳定性好、加工复杂程度适中等优点,适用于硅微微压传感器的信号转换.采用ANSYS软件对电容式硅微微压力传感器的核心部件进行有限元模拟,即对周边固支的各种结构类型的应变膜进行均布压力作用下的小挠度和大挠度静力学分析.对比各种结构类型的应变膜的挠度特性发现:圆形带岛波纹薄膜囚其岛部位移的一致性提高了感测电容的灵敏度,其良好的线性降低了后续检测电路的复杂程度,是电容式硅微微压传感器的较好选择.     

叶切面最大厚度数值计算与应用

以叶切面最大厚度的数值计算方法为基础,探讨叶切面最大厚度计算的计算机实现,介绍叶切面厚度数值计算法的应用实例.     

Natural frequencies of vibration of a class of solids composed of layers of isotropic materials

In a recent paper, the Ritz method with simple algebraic polynomials as trial functions was used to obtain an eigenvalue equation for the free vibration of a class of homogeneous solids with cavities. The method presented is here extended to the study of a class of non-homogeneous solids, in which each solid is composed of a number of isotropic layers with different material properties. The Cartesian coordinate system is used to describe the geometry of the solid which is modelled by means of a segment bounded by the yz, zx and xy orthogonal coordinate planes and by two curved surfaces which are defined by fairly general polynomial expressions in the coordinates x, y and z. The surface representing the interface between two material layers in the solid is also described by a polynomial expression in the coordinates x, y and z. In order to demonstrate the accuracy of the approach, natural frequencies are given for both a two- and three-layered spherical shell and for a homogeneous hollow cylinder, as computed using the present approach, and are compared with those obtained using an exact solution. Results are then given for a number of two- and three-layered cylinders and, to demonstrate the versatility of the approach, natural frequencies are given for a five-layered cantilevered beam with a central circular hole as well as for a number of composite solids of more general shape.     

盘丝极心偏对三爪自定心卡盘找标精度影响的分析

三爪自定心卡盘作为机床的主要附件,已有一百多年的发展历史,尽管目前随着数控技术的不断发展,越来越多地需求高速动力卡盘,但三爪自定心卡盘目前仍有一定的市场。 要保证卡盘可靠地夹紧工件,必须使其有可靠的夹持精度;要保持卡盘的精度,必须要严格控制各零部件公差及误差,如盘丝的极心偏。 　　极心偏是形成圆的渐开线的基圆圆心 (极心 )与盘丝内孔中心不同心所造成的偏差值。它对卡盘精度的影响分两种情况,一是卡爪夹持弧采用配磨,二是卡爪夹持弧采用单磨。本文主要探讨配磨时的影响。 　　卡爪夹持弧采用配磨,即每台卡盘整体…     

圆柱面素线的直线度公差带解析

详细分析了圆柱面素线的直线度公差带在新旧标准中定义和解释的区别，并从对圆柱面素线实际要素检测的角度，提出了推行新标准的实际意义。     

双丝杠驱动机构同步分析

介绍了双丝杠驱动机构工作原理,论述了双丝杠运动产生不同步的原因以及如何判定与解决同步问题。     

膨胀套导向机构的设计

通过分析膨胀套在实际使用产生滑移受阻现象、卡死现象原因的实质,并在分析产生问题原因的基础上提出了改进措施即：增加导向机构。     

广州地铁APM列车制动机理分析

根据广州市珠江新城旅客自动运输系统(APM)列车的运行特点,介绍APM列车制动系统的制动方式及其特点,分析APM列车动态制动和摩擦制动的工作机理及其区别和联系,阐明APM列车制动系统的电控制过程和气控制过程,从而为APM列车制动系统的维护和管理提供一定的依据.     

磨粉机快辊轴承座加工工艺设计

设计了磨粉机快辊轴承座的加工工艺和具体的工装夹具.利用卧式加工中心加工磨粉机快辊轴承座,辅以能够高效快速夹紧的夹具,既可以保证加工精度,又能够提高加工效率.     

活塞销孔加工工艺的改进

我公司于８０年代末引进Aspera公司年产８０万台冰箱（冷柜）压缩机生产线及软件技术，在压缩机加工中，活塞销孔（如图１所示）的加工是难点之一。用镗床加工，质量一直难以达到要求，废品率很高。后来我们将Aspera公司的加工工艺即精镗后滚光改为精镗后用金刚石铰刀粗、精铰孔，由此解决了这个技术难题。（１）原意大利Aspera公司工艺简述其工艺流程为：钻６．５通孔→扩孔至７＋０．１→粗镗７．４７３＋０．０３６、圆柱度０．０１→精镗至７．９３５＋０．００６、圆柱度０．００２→滚光７．９３８＋０．００６、圆柱度０…     

我校工业设计教育改革初探

针对目前市场对工业设计人才的需求,本文论述了我校在工业设计教育方面的改革措施,着重介绍了我校工业设计教育在软件和硬件方面所进行的一系列的改革。