微机械电子隧穿陀螺仪研究初步研究􀀁

本文提出了根据微机械振动陀螺仪与电子隧道传感器相结合的设想,介绍了该型陀螺仪的工作原理,推导了陀螺仪的运动方程,从理论上阐述了该设想的可行性,仿真结果表明,该陀螺仪较电容检测陀螺仪,其灵敏度可以得到很大提高。     

MEMS痕量爆炸物传感器的探测选择性分析

利用MEMS传感器对被测物进行高选择性探测。对几种不同探测原理的MEMS痕量爆炸物传感器进行了分析与比较,指出其在选择性探测方面的不足与缺陷,提出了可提高选择性的解决方法。     

振动轮式微机械陀螺仪闭环驱动控制方法研究

本文在分析振动轮式微机械陀螺仪稳定工作条件的基础上,探讨了微机械陀螺仪对驱动电路的控制要求,提出一种新颖的驱动频率自动跟踪的控制方法,给出了驱动电路闭环控制框图,详细分析了驱动模态闭环控制逻辑,最后的开、闭环对比实验说明了本控制方案的有效性。     

硅微机械陀螺仪模拟信号检测技术研究

在陀螺测控中,信号的检测电路具有非常重要的地位.其性能直接影响着陀螺的精度.分析了几种微机械陀螺仪的模拟信号检测技术,指出了其中的不足.设计了一种针对硅微机械陀螺仪的信号检测电路,给出了设计方案的原理框图,详细分析了方案中重要环节的设计思路.电路与敏感结构进行了连接和实验.实验结果验证了设计方案的有效性.     

微力微位称天平测试方法

介绍了一种简单有效的微力，微位移天平测试方法，通过对薄型硅悬臂梁进行力一挠度特性测试进而提取材料杨氏模量的方法得简便，可行的，还介绍了用于测量薄膜应力的悬臂梁挠曲法，由于硅上热生长１．１μｍＳｉＯ２的结构，测得ＳｉＯ２膜内的压应力的２００～２３０ＭＰａ，微力微位移天平测试方法操作方便，仪器成本低，具有较高精度。     

MEMS角速率陀螺仪标定实验与数据处理

分析了以微电子机械MEMS技术制成的单片偏航角速率陀螺仪ADXRS150的匹配电路原理与工作原理，阐述了角速率陀螺仪的设计要点，设计并搭建了其标定实验平台，对其进行标定实验，通过对标定实验所得的数据进行处理和分析，得到标定曲线和误差分析关系式，从而给出在陀螺仪标定实验可行的数据处理方法。     

微机械陀螺仪检测反馈控制系统研究

以单自由度硅微振动轮式陀螺仪的检测动极板为控制对象,系统的结构特性决定了只能选择反馈控制方式对其进行控制。为实现这种控制对控制系统进行建模以及设计合适的校正环节。反馈方式控制的应用可以有效地改善系统的动态特性和稳态特性。加入校正环节后的系统幅值和相角裕度分别达到了17.5dB和57.3°,这为实际的应用提供了指导。     

微机械陀螺仪温度特性及补偿算法研究

微机械陀螺是近代发展起来的一种角速率传感器,与传统陀螺仪相比,它具有体积小、重量轻、价格便宜等特点,但其性能受环境温度的改变影响很大。通过分析温度变化对微机械陀螺仪的影响,推导出陀螺输出、驱动轴相位与温度的关系,提出了一种无温度传感器的新型补偿算法,经温度实验补偿后的陀螺温度漂移减小到补偿前的5%,为微机械陀螺的性能改善提供了一种新的途径。     

微机械陀螺仪模态分析

利用计算机软件对有限元法构建的微机械陀螺仪模型进行分析可以掌握其各种参数。根据静电梳状驱动结构,设计符合性能指标的陀螺仪结构,并利用有限元分析法借助ANSYS软件对陀螺仪进行模态分析,从而得出陀螺仪的驱动模态和敏感模态,为已经设计的结构提供分析和修正的参考,从而提高微机械陀螺仪设计结构的品质因数。     

基于电铸微凸点形貌演变制作微透镜阵列研究

微凸点阵列器件的制备及其一致性是微加工领域的难点问题。使用有限元方法对镍电铸过程中的流场分布、反应离子的物质输运以及电化学反应动力学进行耦合,结合网格变形几何技术,实现了不同电流密度和不同阵列节距微凸点电沉积过程形貌的动态仿真,结果表明:小电流密度有利于形成一致性良好的不同填充比的微凸点阵列。并针对电流密度为1 A/dm2,孔径30μm,深50μm,节距分别为150,180,210μm的微孔阵列进行了电铸实验,得到了不同电铸时间下微凸点阵列的沉积形貌,结果与数值模拟面形演变过程相吻合,同时,所得球面形阵列微凸点的底径误差在5μm以内,表现出很好的一致性。并以金属质球凸阵列为模板,结合翻模技术,提出了一种新的微透镜阵列制作方法。     

低噪声硅微陀螺敏感电容电荷读出电路设计

硅微陀螺敏感电容电荷读出电路性能的优劣直接决定着陀螺仪测量精度.通过对敏感电容读出电路的建模分析,采用差分调制技术实现了低噪声信号输出,从电路组成、参数设置、PCB布局布线等多方面综合考虑,优化设计了能抑制低频噪声以及高灵敏度电荷读出电路.实验结果表明:该电路输出噪声为-116.24 dBV/√Hz,敏感电容检测分辨率可达1.16 ×10-19 F√Hz.     

聚二甲基硅氧烷微流体芯片的制作技术

基于MEMS技术的微流体芯片在分析化学和生物医学领域显示了巨大的应用潜力。作为构建微流体芯片的基底材料———聚二甲基硅氧烷(PDMS)已经表现出了许多的优点:良好的电绝缘性、较高的热稳定性、优良的光学特性以及简单的加工工艺等。采用浇注法制作了PDMS电泳微芯片,对PDMS微流体芯片的加工工艺、封装方法和结构特征进行了探讨,并提出了相应的解决方案。     

振动式微陀螺正交误差自补偿方法

微陀螺正交误差会影响陀螺的零偏稳定性,为了提高微陀螺的性能,必须减小正交误差。针对正交误差处理中存在的问题,推导了包含交叉耦合误差效应的驱动模态和检测模态的动力学方程,研究了交叉耦合误差引起的正交误差表达式,提出了一种正交误差闭环控制自补偿方法。通过将经正交误差幅值调幅控制的驱动位移信号闭环反馈作用到检测模态的输出,实现正交误差的自补偿。制作PCB电路测试了微陀螺的性能。正交误差自补偿后微陀螺零偏输出均值从778 mV减小到了2 mV,零偏稳定性从75°/h提高到了34.5°/h。实验结果表明,此方法是可行的。     

三层硅加速度敏感芯片BCB键合工艺研究

采用非光敏苯并环丁烯(BCB)进行MEMS压阻式加速度敏感芯片三层结构制作.BCB键合具有工艺温度低、键合表面要求低等特点,适用于芯片的圆片级封装.但是固化过程中BCB粘度随温度升高而下降,流动性变大,在毛细作用的影响下沿着微小间隙流淌,导致可动部件粘连,器件失效.通过控制BCB厚度、增加BCB阻挡槽解决了可动部件粘连问题,制作了三层硅结构的加速度敏感芯片.样品漏率小于1.0×10-10pa.m3/s,键合剪切强度大于20 MPa,能够满足航天、工业、消费电子等各领域的应用需求.     

Integrated model reference adaptive control and time-varying angular rate estimation for micro-machined gyroscopes

Owing to the imposed but undesired accelerations such as quadrature error and cross-axis perturbation, the micro-machined gyroscope would not be unconditionally retained at resonant mode. Once the preset resonance is not sustained, the performance of the micro-gyroscope is accordingly degraded. In this article, a direct model reference adaptive control loop which is integrated with a modified disturbance estimating observer (MDEO) is proposed to guarantee the resonant oscillations at drive mode and counterbalance the undesired disturbance mainly caused by quadrature error and cross-axis perturbation. The parameters of controller are on-line innovated by the dynamic error between the MDEO output and expected response. In addition, Lyapunov stability theory is employed to examine the stability of the closed-loop control system. Finally, the efficacy of numerical evaluation on the exerted time-varying angular rate, which is to be detected and measured by the gyroscope, is verified by intensive simulations.     

New applications for LTPS array technology including lab‐on‐chip and MEMS actuators

Abstract— The use of low‐temperature poly‐Si technology for new applications beyond displays is presented. These applications include lab‐on‐chip, MEMS actuators, and sensors. As a key example, the use of high‐voltage poly‐Si TFTs for rapid heating and temperature control, as is required for DNA amplification within lab‐on‐chip, is described in detail. Other examples given include MEMS ink‐jet printer heads and the formation of photosensors and impedance sensors for optical and electronic input, which can be used not only in displays and lab‐on‐chip, but also for new applications such as fingerprint sensing and particle counting.     

Fabrication of components for a valve-less micropump or microejector by multilevel electroforming technology

Both the workable micropump and microejector actuated by the shear mode PZT actuators are successfully fabricated. They are based on a similar design and the same process that uses UV-LIGA multilevel electroforming technology. The micropump consists of a vibration plate and a chamber plate while the microejector consists of the same vibration plate and a nozzle plate. The AZ 9260 positive photoresist is used as the electroforming mould. The two alternating steps, the photoresist patterning and nickel electroforming, make components form a quasi 3D (or 2.5D) multilevel microstructure. An over-electroforming technique is employed to form the nozzles in nozzle plate for the microejector. Some useful experimental data about the over-electroforming are proposed to predict and control the orifice diameter. The volume change of the chamber is estimated by both the numerical solution and actual measurement. The liquid ejection of the microejector is observed by a visualization system.     

基于QFD/TRIZ/FUZZY集成技术的微摩擦测试仪力传感器设计

基于QFD/TRIZ/FUZZY集成技术,建立了用户需求和设计需求的关系.利用产品创新设计方法解决设计中的技术矛盾,得到创新问题的最优原理解.研究MEMS器件微摩擦测试仪力传感器的质量屋,选取材料强度和材料变形作为创新设计的主要技术矛盾,按照TRIZ方法给出解决冲突的原理解集合,应用模糊层次分析法对各原理解进行评价,得到最优设计方案,验证了该集成方法的可行性.     

Electrorotation chip consisting of three-dimensional interdigitated array electrodes

We have developed an electrorotation (ER) chip that has a sandwich structure in which interdigitated array (IDA) electrodes are arranged face-to-face. These IDA electrodes on the top and bottom of the chip were orthogonally arranged to form over 2000 square regions having rotating electric fields between the IDA electrodes. Since rotating electric fields can be generated by arranging the electrical connections to produce a π/2 phase difference between adjacent electrodes, a large number of measurement areas for ER were incorporated within a single ER chip. The ER properties of glass microrods at the individual measurement areas were investigated using this ER chip. The present ER chip was found to be a useful tool for performing high-throughput assays to analyze the dielectric properties of microparticles.     

基于MEMS细胞电融合芯片的设计与实验研究

基于MEMS技术,根据细胞电融合的工作条件,设计了一种可以在低电压驱动下工作的细胞电融合芯片。该芯片的外界驱动电压（包括排队与融合电压）仅为传统细胞电融合槽的1／100—1／20,可以显著降低外界驱动部分的设计、制造成本,扩展细胞电融合技术的应用。介绍了该芯片的设计思路,分析了原试制细胞电融合芯片存在的可靠性和氧化问题,提出了有效的改进方法,优化了芯片设计方案,制定了相应的加工工艺流程。给出了采用该芯片对部分细胞进行初步排队、融合实验的结果,实验结果表明：对原有芯片进行的优化设计是有效的。