一种栅型结构微机械陀螺的研究

介绍了一种新型结构微机械陀螺的设计及制作。新型陀螺的驱动振动和敏感检测振动的阻尼均为滑膜阻尼，且几乎相同，惯性质量块为栅型结构，由弹性悬臂梁支撑，驱动固定电极和敏感检测固定电极位于惯性质量块下方。分析了新型陀螺的工作特性，说明了陀螺结构参数对陀螺灵敏度的影响，实验结果表明，大气状态下，新型栅结构微机械陀螺的驱动和敏感检测品质因子Q均可达到66。     

微机械陀螺的动力学特性研究

有关微机械振动式陀螺的动力学特性测试的结果很多,而与微机械振动式陀螺设计相关的动力学特性的定量结果却很少见.文中基于拉格朗日方程建立微机械振动式陀螺的动力学方程,分析其动力学特性,推导其灵敏度与非线性度的计算公式,考虑输入角加速度影响的情况下,分析其带宽特性,并对其带宽特性进行模拟.所得结论对微机械振动式陀螺的设计提供一定的理论依据.     

微机械陀螺非线性特性的自由衰减振荡测量方法

针对微机械陀螺非线性特性的测量问题,研究了一种频率步进式正弦脉冲激励的自由衰减振荡测量方法。在谐振频率附近,采用步进式正弦脉冲序列作为激励信号,得到一组包含系统不同程度非线性动力学特征的自由振动响应信号。通过Hilbert变换提取自由振动信号的瞬时幅值和瞬时频率,计算得到骨架曲线簇,即可实现非线性动力学特性的实验测量。以Duffing系统为例,对不同信噪比自由振动响应信号进行了数值仿真,结果表明这种方法比FREEVIB方法具有更好的抗噪声性能。对一种环型振动微陀螺进行了实验测试,所得到的骨架曲线与传统扫频方式的测量结果一致。作为一种测试手段,这种方法同样可用于其他类型微机械谐振器动力学特性的实验测试。     

硅微陀螺机械热噪声研究

振动式硅微陀螺仪要在各种噪声干扰下,检测出极其微弱的有用信号.随着硅微陀螺性能的不断提高,机械热噪声对微陀螺的影响愈加显著,决定了振动式硅微陀螺的极限分辨率.本文给出了机械热噪声的产生机理,推导得出机械热噪声等效角速率表达式.分析表明,提高微陀螺的品质因数、增大质量和谐振频率可减小机械热噪声.     

微电子机械技术的研究和发展趋势

MEMS技术作为一门新兴的技术，越来越受到世界各国的重视。文中主要阐述了MEMS的研制背景、加工工艺、现状和发展趋势，并对MEMS技术面临的问题进行了简要分析。     

微电子机械技术的现状与发展

微电子机械技术是国际上新兴的科学前沿，它的发展会象微电子技术那样引发一场新的产业革命。本文介绍了微电子机械技术的主要工艺以及在微结构、微传感器、微执行器和微系统方面的研究进展，并对今后的研究动态进行了论述。     

微电子机械技术的研究和发展趋势

MEMS技术是一门新兴的技术,近年来,越来越受到业界各国的重视。以下主要阐述了MEMS的研制背景、加工工艺、现状和发展趋势,并对MEMS技术面临的问题进行了简要的讨论和分析。     

双质量硅微机械陀螺的固有频率温度及特性研究

双质量硅微机械陀螺装置是根据计算机电控系统技术的主要原理内容进行梳理的,并联合新型结构的调整措施实现整体小体积、轻质量、低耗能和荷载水准的开发,使其能够全面抵受恶劣环境的摧残,并深度开拓适应汽车牵引系统的支持潜力,促进行驶过程中的稳定校准功效,保证摄像机搭建校正下的创新领域的完善。但实际的硅微机械振动式陀螺使用环节中受到一定耦合信号和温度效应的影响,不利于其整体工作质量的开发能力得到展现。因此,需要利用科学技术进行细致分析,争取全面改善该机械陀螺的性能,保证内部温度误差问题可以得到有效解决,促进机械电控事业的综合发展。     

解耦z轴微机械陀螺的研制

提出了一种检测模态解耦的z轴微机械陀螺,其检测模态被约束为1自由度振动,可抑制驱动模态的影响,降低不期望的检测模态偏置,并使用双质量结构在降低模态耦合的同时获得了较好的模态频率匹配.为满足驱动和检测模态自由度约束要求,使用了U形支撑梁.采用反应离子深刻蚀工艺制作了高深宽比结构层,获得了较大的验证质量,抑制了器件的机械热...     

高真空环境下硅微机械陀螺品质因数的温度特性

分析了温度在高真空环境下对硅微机械陀螺品质因数的影响机理。阐述了热弹性阻尼的复频率模型和硅材料的温度特性,建立了品质因数温度特性理论模型,并对理论模型进行了仿真验证和实验验证。理论计算得到常温下品质因数的温度系数为-9.76×10-3/℃。利用ANSYS对品质因数的温度系数进行仿真分析,得到常温下品质因数温度系数的仿真值为-9.96×10-3/℃。对硅微机械陀螺进行品质因数温度实验,得到常温下品质因数的温度系数为-9.02×10-3/℃,与理论计算结果相差8.20%。实验结果表明:高真空环境下建立陀螺品质因数温度特性的理论模型可为陀螺的温度误差补偿提供理论依据,为陀螺的优化设计提供实际指导。     

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。     

音叉振动式微机械陀螺输出电容的统计特性分析

以一种通过体微机械加工技术制备的音叉振动式微机械陀螺为对象,基于随机摄动技术定量计算了微陀螺检测输出电容变异的统计特征,以概率思想表达微陀螺批量加工过程所带来的材料/尺寸随机误差对其性能的影响。所提出的影响因子这一概念反映了微陀螺参数变异对性能变异的敏感度。在详尽分析微陀螺众多参数的影响因子的基础上获得微陀螺5个最为关键的参数。有限关键参数的获得,不仅能为微陀螺的健壮性设计提供帮助,同时也能为实际微陀螺的加工控制提供量化的参考依据。     

高量程加速度计的力学性能分析

提出一种计算加速度计灵敏度和频率的改进方法。该方法在计算微结构的灵敏度和频率时考虑质量块的变形及梁的质量。得到的结果表明，当梁与质量块的厚度比变得较大时，梁的上表面的最大拉应力值不再等于最大压应力值。该方法计算得到的频率和忽略质量块变形与梁质量所得到的频率与ANSYS模拟相比，偏差由90％下降到15％。最后进行了静态测试，结果与改进模型基本相符。     

微机械红外热电堆探测器

阐述了微机械红外热电堆探测器的工作机理以及主要结构 ,并用微机械工艺制作得到 4× 4的探测器阵列 ,该制作工艺与标准IC工艺兼容。在获得的探测器阵列中 ,热电堆支撑结构为氧化硅与氮化硅的介质复合膜 ,热电偶材料采用多晶硅与金属。实验得到的芯片尺寸为 8.5mm× 7.0mm。     

硅各向异性腐蚀三维计算机模拟系统的建立

文中的工作属于MEMS计算机辅助设计（CAD）中的一部分内容。介绍了如何建立硅各向异性腐蚀三维计算机模拟系统,给出这个工艺模拟系统的结构框图,并就已给出框图中几个重要的方面进行了叙述。在这个框图的基础上,用C语言编写出了相应的模拟硅各向异性腐蚀工艺的软件,并给出软件的界面和演示结果。结果表明硅各向异性腐蚀三维计算机模拟系统建立的合理性。     

微电子机械系统中微尺度热物性研究进展

微电子机械系统（MEMS）是结合微电子技术和微机械加工技术制造而成的微型机电一体化系统。MEMS中薄膜材料的厚度可达到微米、亚微米直到纳米量级。由于微尺度效应,薄膜材料的导热规律及其各种热物性参数（如比热、热导率、热扩散率等）与常规材料显著不同。设计MEMS时必须充分考虑微尺度效应,并使用合理的热物性参数值,才能保证微电子机械系统的热稳定性。本文从理论建模、实验测试和计算机模拟三个方面总结了近年来微尺度薄膜热物性的研究进展。     

桌面式微型工厂原型系统建模研究

借鉴虚拟制造的建模方法,开展了针对以准分子激光直写刻蚀加工为主要加工手段,以微集成机构为产品对象的桌面式微型工厂建模研究,规划了桌面式微型工厂的框架,确定了系统的结构组成,讨论了组成模块的功能、实现方式及不同模块间的联系与集成关系等。     

生态植树机松土机构运动性能理论分析

论述生态植树机总体设计原则,介绍国际植树机的发展状况,指出国内外植树机的研究重点,对生态植树机松土机构悬架系统采用线性修正逼近理论Newton-Raphson法进行了运动分析,并根据运动分析结果进行坑形的理论分析,运用Matlab软件对坑形随进给速度的不同而发生的形状变化的问题进行数值仿真。使设计者在植树机生产前对其开发的产品样机机构的运动特性、结构特性有更清晰的认识,以提高产品开发的成功率。生态植树机能够保护地表植被,且能量消耗低、生产率高、树苗成活率高。机械化植树对加速提高我国森林覆盖率、保护生态环境、防风固沙等具有重要意义。     

多晶硅微电子机械构件材料强度尺寸效应研究

为了解构件尺寸的微型化给材料的强度带来的影响 ,利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲试验法来测量多晶硅微构件弯曲强度 ,利用电磁驱动微拉伸装置测试了抗拉强度。试验研究表明 ,多晶硅微构件的弯曲强度和抗拉强度表现出随构件尺寸的减小而增加的尺寸效应。统计分析表明 ,多晶硅微构件的平均弯曲强度为 ( 2 .885± 0 .40 8)GPa ,其平均抗拉强度为 ( 1.36± 0 .14 )GPa。研究结果为微机械构件的可靠性设计提供依据     

微型材料的拉伸测试方法研究

微电子机械系统技术的迅速崛起,推动了微型材料拉伸测试方法的发展。文中列举几种典型的微型材料拉伸实验方法,具体说明其驱动方式、力和位移测试原理,并介绍实验中的难点,如试样加工、夹持和对中等方法。并进一步分析能满足未来发展需求的拉伸测试原理。