力学参数测量时由残余电荷导致的误差分析

分析了用静电牵引法测量悬臂梁结构力学参数时,由于绝缘层中残余电荷的存在,对测试结果带来的影响;并提出了利用C-V特性曲线确定残余电荷数量的方法,将求出的残余电荷数量从静电力的角度进行等效,从而求出考虑残余电荷后带来的阈值电压测试误差.该分析方法既适于提高悬臂梁、桥等用来测量力学参数的精度,也适于对静电执行器等的精确分析.     

力学参数测量时由残余电荷导致的误差分析

分析了用静电牵引法测量悬臂梁结构力学参数时，由于绝缘层中残余电荷的存在，对测试结果带来的影响；并提出了利用C-V特性曲线确定残余电荷数量的方法，将求出的残余电荷数量从静电力的角度进行等效，从而求出考虑残余电荷后带来的阈值电压测试误差。该分析方法既适于提高悬臂梁、桥等用来测量力学参数的精度，也适于对静电执行器等的精确分析。     

3ctest静电发生器的等效电路建模

静电发生器的等效电路模型对相关静电抗扰度的仿真分析有直接影响。以国产的3ctest (EDS 16H)静电发生器为研究对象,提出一种基于静电发生器模块化的物理结构和阻抗参数测量结果,建立高精度电路模型的方法。介绍了静电发生器的典型物理结构,测量了各模块的阻抗特性,建立的等效电路考虑了接地电缆长短对阻抗参数的影响。根据标准2 Ω电流靶、50 Ω测试系统两种情况下测试的放电电流波形,拟合修正了等效电路参数,电路仿真结果与实测结果吻合较好。相关结果可以为实际的静电抗扰度测试提供参考。     

小尺寸MOS管工艺参数研讨及参数测试

本文对小尺寸MOS管参数测量中所遇到的沟道效应及静电反馈对阈值电压的影响，热电效应对迁移率的影响，有限载流子飘逸速度产生的沟道长度调制等工艺现象分别加以了研讨。同时介绍了利用4062B参数测试系统进行小尺寸MOS管测量中参数提取和参数测量分析方法。     

基于光纤光栅的结构应变模态测试及参数识别

以光纤光栅传感器为测量手段实现了基于快速应变响应的结构模态分析。根据位移模态分析的基本原理,推导了应变模态参数识别算法,能够仅根据应变响应数据计算结构的模态参数。搭建了一套采样率为5 000Hz的光纤光栅快速应变采集系统,进行了等截面悬臂梁的光纤光栅应变模态试验并识别了悬臂梁的前5阶模态参数。光纤光栅方法与有限元分析结果相比,固有频率相对误差小于0.6%,比基于电传感器的位移模态测试结果更接近理论值。基于光纤光栅的应变模态分析方法附加质量小,能够适应更复杂的测量环境,具有一定的应用价值。     

电磁驱动推拉式射频MEMS开关的设计与制作

提出了一种新型电磁驱动推拉式射频MEMS开关。针对传统静电驱动单臂梁开关所需驱动电压大、恢复力不足等问题,设计了一种推拉式开关结构,降低了驱动电压(电流),提高了开关的隔离度,同时实现了单刀双掷的功能。单晶Si梁由于自身无应力,解决了悬臂梁残余应力引起的梁变形问题。通过理论计算和有限元分析,优化了开关设计尺寸,在外围永磁铁磁感应梯度dB/dz=100T/m,在线圈通入100mA电流的驱动下,单晶Si扭转梁末端可以获得约10μm的弯曲量,满足开关驱动要求。给出了开关的详细微细加工流程,对开关的传输参数进行了测试,在10GHz时隔离度为-40dB.     

评定洁净室用手套的耗散特性

两个物体相接触时总会产生一定数量的电荷。减少静电放电(ESD)损害的主要机理是把电荷导入地下。可以用两种测量方法来评定一种材料或一种产品耗散电荷的能力;电荷衰减时间和电阻。如果电阻是已知的,就可预知沿相同路径的衰减时间。这里只提到了电阻—对洁净室用手套的测量结果,并对电阻及手套材料之间的相关性进行了探讨。     

低噪声压电电荷放大器的设计与实验研究

压电悬臂梁以其优越的性能在微纳米领域得到广泛应用。为了降低压电悬臂梁信号采集中的噪声,该文针对一种冷放电电荷放大器进行了详细的理论与仿真分析。设计实现了电荷 电压灵敏度为23.4 mV/pC的冷放电电荷放大器,并将其应用于压电悬臂梁纳米量级位移信号采集中。实验结果表明,冷放电电荷放大器具有优于经典电荷放大器的噪声特性,与理论预期、仿真分析结果相符。冷放电电荷放大器为低噪声压电信号采集提供了一种新选择。     

油漆涂层下PVDF的应变传感及测量方法研究

针对目前聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜在船舶与海洋工程结构表面应变传感应用方面存在的一些缺陷,提出了一种将压电薄膜保护在结构的油漆涂层下面,并采用非接触式静电电压表检测薄膜表面感应电荷的结构表面应变测量方法。首先,根据压电方程推导了在非接触测量方式下,电压表测量电压和结构表面应变分量间的关系式;然后,从静电电压表探头的测量原理分析了探头和被测表面间的零电场技术,从理论上预测可以对埋藏在油漆涂层下的PVDF压电薄膜进行感应电荷检测;最后在一块平滑钢板试件上粘贴10片压电薄膜,并进行表面油漆喷涂处理,通过试件单向加载实验,对电压-应变关系式中的参数进行标定和测量油漆涂层下的薄膜表面感应电荷。实验结果表明,该法在应用上具有可行性和明显的工程意义。     

CMOS IC抗闩锁,抗静电的测试及防护措施的研究

通过对三种ＣＭＯＳ Ｃ４０６９电路抗闩锁灵敏度、抗静电敏感度测试的研究和比较,提出高可靠性电路的质量评估。除对器件功能参数（直交流参数）高低温参数测试外,还必须对抗闩锁、抗静电敏感度进行测量和评估,可真实反映器件的可靠性。避免ＣＭＯＳ器件在包装,运输和使用中带来隐患,提出静电防护措施。     

微电磁继电器的结构设计和仿真分析

介绍一种微电磁继电器的结构和工作原理。应用ANSYS软件对这种微继电器的蟹脚型悬臂梁进行静力学和动力学性能分析，得到结构参数对其机械性能影响的关系曲线，初步确定该结构的模型。仿真结果表明，在工况相同的情况下，它的最大位移量随梁厚、梁宽的增大而减小，随梁胫、梁股的增大而增大，一阶模态频率随这些参数的变化正好相反。此法也适于对其它类型悬臂梁的分析。     

硅基压电悬臂梁式微麦克风的设计与优化

设计了一种硅基PZT压电悬臂梁式微麦克风。这种微麦克风采用压电多层膜悬臂梁作为声压感受器件,采用有限元耦合场分析的方法对压电复合膜悬臂梁进行了有限元分析和模拟,研究了压电复合多层膜悬臂梁的结构参数与力学性能的关系,分析了影响微麦克风机电性能的多种因素,给出了优化的器件结构和工艺流程。     

基于压电振子的振动能量捕获行为研究

压电振子是实现振动能量捕获的重要基础,它的结构参数对其发电量和固有频率产生直接影响,需要进行优化设计.该文针对悬臂梁压电振子结构,采用ANSYS有限元建模方法,进行了静力学及模态仿真分析.研究了压电振子的各参数和质量块对其发电量、固有频率的影响规律,设计并搭建了实验台进行实验研究.实验结果验证了仿真分析的正确性,为压电振子的优化设计提供了依据.     

硅基PZT压电驱动微开关的设计和优化

采用压电多层微悬臂梁理论分析模型，研究了一种新型PZT压电复合多层膜微悬臂梁驱动微开关的机械性能，提出了一种新的硅基PZT压电复合多层薄膜微悬臂梁驱动微开关的制作方法。利用有限元分析软件ANSYS7.O对微悬臂梁结构进行了模态分析，探讨了结构参数与微悬臂梁运动特性的关系及影响压电薄膜微开关性能的因素，进一步模拟了0．3V工作电压下微开关的位移。结果表明，经优化后的压电薄膜微开关可进一步应用到集成化芯片系统中。     

MEMS领域中微结构机械参数在线测量方法的研究和进展

对微机电系统(MEMS)领域中微结构机械参数的在线测量方法研究和发展状况进行了论述。首先介绍了在线测量微结构机械参数的目的和意义,随后列举了几种在线测量机械参数的方法,包括静态偏转法、静态伸缩法、动态法等;对悬臂梁法进行了重点介绍,包括其研究发展的历史、现状、发展趋势、分析模型和新近取得的主要进展等。最后对在线测量微结构机械参数的方法进行了总结。     

MEMS悬臂梁的静态力学模型研究

研究分析了MEMS悬臂梁的静态力学特性。对比分析了集总式静力学模型和枢纽式静力学模型。对于集总式静力学模型,将MEMS悬臂梁的下拉位移假设为处处相等的普通电容极板,得到悬臂梁下拉位移和下拉电压。对于枢纽式静力学模型,将MEMS悬臂梁假设为下拉位移处处不等的转轴,通过寻找悬臂梁在下拉过程中的等效受力点,得到下拉位移和下拉电压。比较了两种模型的静电力学下拉位移与下拉电压的相对误差。结果表明,集总式静力学模型的误差为20.5%,枢纽式静力学模型的误差仅有5.3%。这表明,枢纽式静力学模型的特性优于集总式静力学模型。     

硅基压电悬臂梁式微麦克风的设计与优化

设计了一种硅基PZT压电悬臂梁式微麦克风。这种微麦克风采用压电多层膜悬臂梁作为声压感受器件，采用有限元耦合场分析的方法对压电复合膜悬臂梁进行了有限元分析和模拟，研究了压电复合多层膜悬臂梁的结构参数与力学性能的关系，分析了影响微麦克风机电性能的多种因素，给出了优化的器件结构和工艺流程。     

Piezoelectric Water Drop Energy Harvesting

Piezoelectric materials convert mechanical deformation directly into electrical charges, which can be harvested and used to drive micropower electronic devices. The low power consumption of such systems on the scale of microwatts leads to the possibility of using harvested vibrational energy due to its almost universal nature. Vibrational energy harvested using piezoelectric cantilevers provides sufficient output for small-scale power applications. This work reports on vibrational energy harvesting from free-falling droplets at the tip of lead zirconate titanate piezoelectric-based cantilevers. The harvester incorporates a multimorph clamped–free cantilever made of lead zirconate titanate piezoelectric thick films. During the impact, the droplet’s kinetic energy is transferred to the form of mechanical stress, forcing the piezoelectric structure to vibrate and thereby producing charges. Experimental results show an instantaneous drop-power of 2.15 mW cm^?3 g^?1. The scenario of a medium intensity of falling water drops, i.e., 200 drops per second, yielded a power of 0.48 W cm^?3 g^?1 per second.     

硅基PZT压电驱动MEMS光开关的设计与优化

采用压电多层悬臂梁理论分析模型 ,研究了一种新型PZT压电复合多层膜悬臂梁驱动光开关的机械性能 ,探讨了结构参数与悬臂梁机械性能的关系及影响光开关机电性能的因素。提出了一种新的硅基PZT压电复合膜悬臂梁驱动光开关的制作方法。给出了 2 5V工作电压下优化的器件结构 ,并对理论分析结果与压电复合多层膜悬臂梁的有限元耦合场分析结果进行了比较     

基于对称悬臂梁的小型化低频FBG加速度传感器研究

提出了一种基于对称悬臂梁的小型化低频光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器。首先根据传感器结构的力学模型,推导出传感器的灵敏度和固有频率表达式;然后对传感器进行结构参数优化,采用ANSYS Workbench对传感器进行静应力与模态分析;最后根据分析结果制作传感器,并实验研究了传感器的幅频响应、灵敏度特性、横向抗干扰能力和冲击响应。结果表明,该传感器固有频率为72 Hz,灵敏度为681.7 pm/g,抗横向干扰度小于4.9%,且体积仅为6.48 cm^(3),可用于50 Hz以下的低频微弱振动信号的实时监测。