串联电容对扭转静电微执行器Pull-in稳定的影响

在MEMS执行器的设计中,求出准确的Pull-in电压值是至关重要的.针对扭转式静电微执行器,采用串联电容方法来拓宽MEMS执行器的Pull-in行程,提出了相应的Pull-in模型,并给出了算例的数值结果.这些结果对扭转式静电微执行器的设计具有一定的参考价值.     

串联电容的静电驱动微执行器的动态Pull-in模型

在MEMS执行器的设计中,求出准确的pull-in参数是至关重要的.在过去的研究中,在准静态假设下,电压控制的MEMS微执行器的pull-in模型已经被提出,并且还提出了一些拓宽微执行器稳定行程的方法.在动态条件下,电压控制的MEMS微执行器的pull-in模型也已经被提出.但是,还没有人研究如何提高微执行器动态稳定行...     

一种MEMS热微执行器的设计与制作

介绍了基于热膨胀效应的V型梁MEMS微执行器并联阵列结构,并对其进行结构设计、仿真和制作;为确定微执行器的结构参数同其位移和驱动力的关系,对V型悬臂梁进行了理论分析;为提高位移和驱动力,运用ANSYS对微执行器进行有限元分析,优化结构参数;根据模拟结果,采用SOI硅片和微细加工DRIE技术制作了这种V型梁微执行器并联阵列。     

基于静电驱动的平行板式微执行器的静态吸合现象的研究

本文先讨论了基于静电驱动的平行板式微执行器在忽略边缘效应下的静态吸合现象,之后在前面研究的基础上,进一步分析了该微执行器在考虑边缘效应下的静态吸合现象,最后建立该微执行器的模型,并设置参数,仿真得到结果证明静态吸合现象的发生。     

MEMS技术现状及应用

微机电系统(MEMS)技术是一门新兴的技术,它将微电子技术和精密机械加工技术融合在一起,实现了微电子与机械的融为一体。近年来,对MEMS的技术发展、加工工艺及其产业化的研究也被越来越多的人所重视。文章介绍了MEMS的特点与技术发展现状、MEMS器件的类型及其功能,并以多层弯曲磁芯结构微执行器为例介绍了磁驱动微执行器工作原理与制作工艺过程。     

微器件操作末端执行器研究现状

微纳制造技术和微机电系统(MEMS)的迅猛发展,推动了微器件向微型化、集成化、多功能化方向发展。微器件操作末端执行器是微操作工具与微器件直接作用的部件,具有重要研究意义。综述了微器件操作末端执行器的研究现状和成果;对国内外微器件操作末端执行器进行了汇总和分类;对微器件操作末端执行器的工作原理和结构进行了介绍;基于对接触式和非接触式末端执行器研究现状的总结,分析了各种末端执行器的优势和局限。最后,讨论了微器件操作末端执行器的应用现状和面临的挑战,并对末端执行器的发展进行了展望。该研究为微器件操作末端执行器的选取和开发提供了技术参考。     

压电膜片的优化设计及在微泵中的应用

压电驱动是微机械系统(MEMS)微执行器最有发展前途的驱动方式之一。该文采用ANSYS有限元软件对压电膜片结构参数和在微执行器上的装配方法进行了优化设计,得到PZT/Si,PZT/Cu压电膜片结构的优化数据,将其应用于有阀微泵的研制。经测试,微泵压电驱动效果与仿真结果一致,微泵背压可达836 Pa,流量达1.4 mL/min。     

RF MEMS开关吸合电压的分析

吸合电压是MEMS静电执行器的重要参数,针对RF MEMS开关,详细分析了开关在不同执行方式下的吸合电压.对于执行电压是脉冲方式而言,开关梁受迫振动,不同于准静态方式,此时使开关发生吸合的执行电压为动态吸合电压,计算表明比准静态吸合电压小8%.通过简化的弹性系数和精确的电容计算公式,详细分析了基于CPW的双端固支梁开关的准静态和动态吸合电压.分析了环境阻尼对动态吸合电压的影响,阻尼使得开关的两种吸合电压差别变小.最后分析了射频输入功率对开关吸合电压的影响,射频输入功率会降低吸合电压,如果输入功率足够大,吸合电压将会降为零,此时MEMS开关会发生自执行失效.     

RF MEMS开关吸合电压的分析

吸合电压是MEMS静电执行器的重要参数,针对RF MEMS开关,详细分析了开关在不同执行方式下的吸合电压.对于执行电压是脉冲方式而言,开关梁受迫振动,不同于准静态方式,此时使开关发生吸合的执行电压为动态吸合电压,计算表明比准静态吸合电压小8%.通过简化的弹性系数和精确的电容计算公式,详细分析了基于CPW的双端固支梁开关的准静态和动态吸合电压.分析了环境阻尼对动态吸合电压的影响,阻尼使得开关的两种吸合电压差别变小.最后分析了射频输入功率对开关吸合电压的影响,射频输入功率会降低吸合电压,如果输入功率足够大,吸合电压将会降为零,此时MEMS开关会发生自执行失效.     

微机电系统技术的研究现状和展望

微机电系统(MEMS)是由微加工技术制造的微型传感器、微型执行器及集成电路组成的器件或系统.介绍了MEMS技术的研究背景和发展历程,着重阐述了微机电系统的核心技术和商业应用,其中特别提到了单芯片系统方面的前沿研究,最后就MEMS技术的前景和研究方向进行了探讨和展望.     

管道微机器人中压电执行器的研究

微执行器作为微机械系统的核心单元,一直是微机械发展关键。文章介绍了一种应用于管道微机器人的足式压电执行器。在交变电压作用下,该压电执行器将压电体的弯曲振动转化成其弹性足沿管壁的移动,从而实现执行器的运动。在分析其工作原理的基础上,研制了压电微执行器的驱动电源,并进行了简单的实验研究。研究表明该执行器具有结构简单,易于微型化,响应快,驱动方便等特点。     

Su-8胶-金属复合材料电热微驱动器

针对以金属嵌入式Su-8光刻胶作为新型弯曲梁式微驱动器结构材料的特点,在仿真分析过程中,考虑了狭小空气间隙中热传导机制的影响。分析结果表明,器件的工作电压随着悬空高度的增加而降低;当悬空高度达到270μm时,可忽略热传导机制。在微加工工艺流程中,引入新的牺牲层材料,显著提升了工艺流程的兼容性和加工效果的稳定性。在此基础上研制的新型电热微驱动器实测位移由11.5μm增大至13.9μm,这一结果与传统多晶硅材料弯曲梁式微驱动器的驱动位移5μm相比有显著提高,而能耗亦从180mW降至21.6mW,器件性能得到改善。     

宏微压电驱动器的电源设计与试验

针对超声电机与压电微驱动器对驱动电源的要求,设计出一种既能驱动超声电机又能驱动压电微驱动器的驱动电源,该驱动电源由可调变压器、半桥模块及以高性能数字信号处理(DSP)芯片TMS320F28335为核心的控制器组成。该电源驱动超声电机时,电源输出相位差、频率均较大范围连续可调的二相超声频率交流电;驱动压电驱动器时,电源输出较大范围连续可调的直流电。对行波型旋转超声电机及钹型压电驱动器的系列驱动试验表明该电源能同时满足超声电机和压电驱动器的驱动要求。     

微进给刀架中位移放大机构的优化设计

基于压电陶瓷驱动的刀具微进给机构是满足精密加工的重要途径,为进一步增加微进给刀架驱动位移,在微进给刀架中增加一种柔性铰链微位移放大机构,增加压电陶瓷驱动器输出位移。该文设计了4种微位移放大机构,理论计算了静态刚度,利用ANSYS软件对4种微位移放大机构进行了建模和有限元数值仿真分析,对比了不同类型的微位移放大机构的放大倍数、负载能力和应力情况等静态特性,为优化设计刀具微进给机构打下良好基础。     

压电振子结构参数对微雾化器耦合特性的影响

针对微雾化器存在的多能域能量耦合问题,建立了压电微雾化器的固-液-声耦合模型,对其耦合特性进行了数值计算,并着重分析了压电振子结构参数对耦合性的影响,得到了压电振子结构参数对于系统的结构振动、声压力波特性的影响规律。结果表明,由于液体层与固体的耦合作用,压电振子振动的同时,喷孔膜也产生振动,而且两者之间存在相位关系;压电振子的结构参数直接影响结构的耦合性、谐振频率大小以及背膜与喷孔膜的相位差,并且存在最佳的直径比和厚度比。因此,微雾化器设计时只考虑压电振子的振幅是不全面的,必须同时考虑喷孔膜的振动以及与背膜的相位关系,新的设计原则可为微雾化器的优化设计提供指导依据。     

基于BST微悬臂梁横向挠曲电系数的测定

挠曲电材料具有高力电耦合系数、尺度效应及对环境温度无特定要求等特点,有望用于传感器、作动器及结构健康监测等领域。基于钛酸锶钡(BST)微悬臂梁结构,实验分析了横向挠曲电系数对驱动频率的依赖关系,并讨论了尺度效应。利用压电微驱动器的低频激振,获得了横向挠曲电系数。结果表明,作为传感器,挠曲电材料在传感方面呈现出明显的尺度效应,当梁的厚度减小到微纳米尺度时,其传感特性将优于压电材料。     

体硅MOEMS阵列光开关的制作

设计了一种新型结构的MOEMS阵列光开关,开关由上电极阵列、倾斜下电极阵列和准直光纤阵列三部分组成.上电极阵列利用(110)硅片制作,其中包括反射镜阵列和扭臂驱动结构的上电极阵列.具有集成性好,制作工艺简单,微反射镜的表面平整垂直,各单元的微镜面平行,反射镜面的尺寸较大等优点.对光开关的参数进行了测试,指出了体硅MOEMS阵列光开关制作过程中存在的问题.     

高能量密度微电磁驱动器的制作方法

提出了一种非闭合磁路型高能量密度微电磁驱动器的制作方法,即利用MEMS工艺在单位面积硅基体上制作多匝、高深宽比的平面线圈和高厚度的磁芯.通过先面电铸再线电铸的方式,以及动态控制电铸电流密度的方法进行平面线圈的制作;通过改变衬底表面粗糙度和种子层厚度的方法,改善合金镀层与衬底的粘附性能,可以在单位面积的硅片上,制作出厚度更大的磁性合金镀层.初步实验结果表明：该微型电磁驱动器在相同的输入功率下,比同类其他微电磁驱动器,能产生更大的电磁驱动力,具有更高的能量密度.     

高能量密度微电磁驱动器的制作方法

提出了一种非闭合磁路型高能量密度微电磁驱动器的制作方法,即利用MEMS工艺在单位面积硅基体上制作多匝、高深宽比.的平面线圈和高厚度的磁芯.通过先面电铸再线电铸的方式,以及动态控制电铸电流密度的方法进行平面线圈的制作;通过改变衬底表面粗糙度和种子层厚度的方法,改善合金镀层与衬底的粘附性能.可以在单位面积的硅片上,制作出厚度更大的磁性合金镀层.初步实验结果表明:该微型电磁驱动器在相同的输入功率下,比同类其他微电磁驱动器,能产生更大的电磁驱动力,具有更高的能量密度.     

多层微悬臂梁压电薄膜致动器的静态分析

考虑缓冲层和电极层,建立了一个多层微悬臂梁压电薄膜致动器的静态模型来评估微悬臂梁的致动器的静态性能。对此模型致动器的自由端挠度和致动力进行模拟,同时将得到的结果与有限元模型结果进行对比验证模型的正确性。对比可知,理论模型与有限元模型相符。这项研究为压电致动器的结构设计和性能改善提供了帮助。