微光机电系统(MOEMS)研究综述

在过去的十几年里,随着微机械加工技术的惊人发展,微机电系统(MEMS)与光学技术的结合应用成为可能,这种结合体被称为微光机电系统(MOEMS).作为一个新兴的多学科交叉的研究领域,其也成为了光学器件发展的新方向.本文阐述了MOEMS基本理论、方法;介绍了MOEMS技术在国内外的发展现状及这一技术最新取得的进展;分析了光学系统中引入MEMS的重要性;列举了一些有代表性的MOEMS器件,并介绍了它们的制作过程以及它们与其它常规器件相比的性能优势;最后描绘了MOEMS技术的发展前景.     

基于微机电的智能振动传感器设计与实现

详细论述了一种基于微机械传感器与AT89C2051单片机的智能振动传感器。该传感器可对机械振动信号进行测量、简单分析和超限报警,具有成本低、易操作、反应灵敏等特点,而且和系统具有计算机通信接口,可通过联网构成复杂的监控系统。     

微机电系统姿态估计系统算法与仿真

结合陀螺仪、加速度计误差模型,实现了以微机电系统(MEMS)陀螺仪与MEMS加速度计为基础的姿态估计硬件仿真系统,可用于模拟任意噪声强度和安装偏差下三轴捷联惯导系统(INS),即按照给定运动曲线仿真输出陀螺仪与加速度计数据,为设计姿态估计算法提供仿真验证平台.同时,以姿态四元数为状态变量,载体俯仰角与横滚角为观测值设计了基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的姿态估计算法,俯仰角估计误差小于0.04°,横滚角估计误差小于0.05.,偏航角漂移速度0.01(°)/s.     

微机电系统技术的实际应用--微型仪器

1 微机电系统 一般说来,微机电系统(micro electronic mechanical system,MEMS)是指可以用微电子等批量加工工艺制造的集微机械与微电子等部件于一体的部件或结构,它可以分成多个独立的功能单元,输入的物理或化学信号由传感器转换为电信号,经过信号处理后,通过执行器与外界作用.我们习惯上把含有光学部件的装置也包括在MEMS内.这些部件结构单独或集成在一起, 可以在微观层次感受、控制和作动物体,并产生类似宏观的作用效果.     

微机电系统的现状与展望

在过去20多年中,微机电系统(MEMS)已经从早期的技术开发、设备探索和实验室研究的阶段发展到当前的实际应用阶段,并逐渐扩展到许多新的研究和探索领域,MEMS已经成为21世纪最具潜力的研究领域之一。对MEMS进行了简要的介绍,包括MEMS应用,MEMS的市场情况,以及3种主要的MEMS微制造技术,即体微制造、面微制造和LIGA技术。最后,提出了MEMS将来研究和发展的趋势。     

微气体传感器阵列及神经网络的应用

简要分析由MEMS工艺制成的新型微气体传感器阵列的原理及其优点 ,在此基础上 ,应用人工神经网络对气体传感器阵列的输出进行模式分类、识别 ,实现对单一或混合气体的有选择性探测 ,识别率可高达 95 %。     

微机电系统技术及其在航天器上的应用展望

微机电系统是指集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、各种接口、通信电路和电源等于一体的微型器件或系统。随着科学技术的发展,微机电系统在精度和可靠性方面都有了很大的提高,得到了越来越广泛的应用。论述了微机电系统的技术特征、主要技术和加工工艺,并展望了微机电系统在航天器上的应用前景。     

煤矿井下微机电系统陀螺随机误差辨识

针对常用随机误差辨识方法不能揭示潜在的误差源、很难分离出具体随机误差、数据采集时间过长等问题,利用Allan方差分析法对煤矿井下微机电系统(MEMS)陀螺随机误差进行辨识。介绍了Allan方差分析法原理,利用Allan方差分析法对MEMS陀螺实测数据进行处理,给出了Allan标准差曲线,通过最小二乘拟合得到MEMS陀螺的主要随机误差系数。实验结果验证了Allan方差分析法用于MEMS陀螺随机误差辨识的有效性。     

基于微位移定位系统MEMS梳齿位移传感器的研究

MEMS硫齿位移传感器是一种基于MEMS技术电容理论的传感器,具有体积小、重量轻、性能稳定、功耗低和易于集成等特点.首先探讨了梳齿传感器的工作原理,随后介绍了使用梳齿传感器有效检测微动工作台位移的方法,并进行了结构失效和梳齿电极不平行失效的可靠性分析.通过采用这种传感器可以达到提高微位移定位平台系统的集成度、精度、分辨...     

复杂机电系统全过程预制化加工与安装研究

由于复杂机电系统在全过程预制化加工与安装时,BIM模型信息精度较低,导致机房模块整体无法预制化加工,在机电系统铺设面积为150.28m2-350m2的范围内存在拼装误差较大的问题,提出了复杂机电系统全过程预制化加工与安装方法.利用自动化、数字化机械加工技术与BIM技术,预制化加工多个构件单元,保管和运输构件半成品,通过...     

MEMS器件的计算机辅助设计方法和仿真研究

MEMS技术的进一步发展依赖于MEMS器件计算机辅助设计的发展和水平的提高。系统级仿真和多能量场耦合是MEMS器件计算机辅助设计的核心环节。提出了一种MEMS器件设计的参考方法,并对系统级仿真这一难点做了深入阐述。     

MEMS固体微推进器中Cr薄膜点火电阻的研究

点火电路是MEMS固体化学微推进器中最重要的组成部分,其点火电压的大小及点火可靠性则主要取决于点火电阻.国内外均采用多晶硅(polysilicon)或贵金属铂(Pt)作为点火电阻材料,所制备出来的点火电阻的阻值都比较大,需要的点火电压较高(40 V以上),而且点火可靠性不高,难以满足固体微推进器的使用要求.本文首次采用金属铬(Cr)作为点火电阻材料,设计了具有高可靠性的并联点火电阻图形,通过磁控溅射镀膜、光刻以及Cr的湿法腐蚀工艺制备出了Cr薄膜点火电阻,并在20伏左右的低电压下成功地实现了常规火药黑索金的点火,为低点火电压、低成本、高可靠性的点火电路的制备提供了一条有效的技术途径.     

利用MEMS技术研制硅脉象传感器

利用MEMS技术在N型<100>晶向的单晶硅衬底上设计并制作了以纳米硅/单晶硅异质结为源极和漏极的P-MOSFETs脉象传感器.在方形硅膜上制作四个以纳米硅/单晶硅异质结为源极和漏极P-MOSFETs,并将P-MOSFETs的沟道电阻设计成惠斯通电桥结构,从而实现对微小脉象信号的准确检测.实验结果表明,该硅脉象传感器在恒压源-3.0 V供电条件下,灵敏度为1.623 mV/kPa,准确度为2.029%F·S.     

三维MEMS加速度计的性能测试方法与分析

文章针对一种三维MEMS加速度计,提出了三维加速度计的测试方法,并根据测试结果对此加速度计进行了性能分析。通过对其设计原理和内部结构的描述,指出该型MEMS加速度计的结构优点及性能特点。针对该加速度计,作者设计了测试装置,制作了测试电路,并在文章中详细描述了测试原理及整个测试过程。分别在三个方向上,对此三维MEMS加速度计进行了多次对比测试,同时采集包括标准加速度计输出和MEMS加速度计三向输出在内的四路信号,以便进行冲击方向上两加速度计的横向对比和三向MEMS加速度计的轴间耦合分析。测试结果表明,此测试方法和装置是可靠有效的,且具有一定的通用性可用于其它类似传感器的测试分析中。     

21OpenGL在MEMS工艺仿真中的应用研究

研究了在MFC中运用OpenGL进行编程,显示MEMS工艺仿真数据结果的方法。对于MEMS工艺仿真数据,提出“剥层法”对其进行排序重组,然后三角网格化,运用OpenGL对三角网格进行消隐,设定法线、光照和材质的处理,重构仿真物体。具体的应用实例说明了所提方法的有效性。     

一种MEMS陀螺仪的标定方法研究

微机电系统(MEMS)陀螺仪的测量误差是影响微惯性导航系统精度的重要因素.为了提高微惯性导航系统的精度,提出了一种利用三轴转台完成MEMS陀螺仪的标定方法.根据MEMS陀螺仪的误差模型,设计了标定试验方案和误差模型参数的辨识方法,并通过小波阈值去噪的方法对陀螺的输出数据进行去噪处理.试验与仿真对比分析结果表明:经误差补偿和去噪后MEMS陀螺仪的测量精度提高1～2个数量级,同时验证了该标定方法的正确性、有效性.     

MEMS技术检测爆炸物的原理与研究进展

本文对国内外采用MEMS技术检测爆炸物的方法进行了分类,主要将其分为测温法、位移法、压阻法、谐振法等,分别介绍了它们的检测原理,分析了在灵敏度、选择性、抗环境干扰能力、系统集成与小型化等方面它们各自的潜在优势以及不足之处.同时,对近十年来该研究领域的进展和现状作了简要回顾,这些研究目前基本上都还处于实验室阶段,在真正达到实用化前还需要解决选择性、稳定性、抗环境干扰等技术难题.     

新型MEMS热流陀螺的制造

MEMS热流陀螺是一种基于热流体理论的新型陀螺.该器件利用封闭腔体内的气体作为敏感元件,代替了常规MEMS陀螺的复杂振动结构和悬挂质量块,具有抗大冲击、体积小、重量轻、成本低、可批量化生产等优点.本研究的目的是为了验证MEMS热流陀螺的可行性,主要介绍该器件的研制过程,包括流体场仿真和工艺实现.最后得到了MEMS热流陀螺及其输出曲线,测试结果很好地验证了基于热流体理论的MEMS热流陀螺的可行性.     

一种MEMS微结构谐振频率的测试技术

MEMS技术的发展离不开相应的测试技术与装置,建立了一种简单的MEMS微结构动态特性的测试装置,以压电陶瓷为核心的基座激励装置实现对微结构的冲击,以微器件自身的输出作为被测信号.结合MEMS工艺中批量制作的特点,在同一测试装置的同一次测试中安装两种不同尺寸的被测微压电悬臂梁试件,采集两个梁的冲击响应信号及它们的联合输出信号,通过FFT频谱分析,比较三种情况下的频谱分析结果并提取出梁的固有频率,采用对比测试的方法获得压电微悬臂梁的谐振频率.试验结果与理论分析一致,该方法具有测试装置简单、实用性强等特点.     

微机电系统(MEMS)产品及其促进市场化途径的研究

通过介绍微机电系统(MEMS)技术及其主导产品的性能特点,针对现状,为促进我国MEMS产品商业化占领市场,作者提出了包括应用风险投资等市场手段和市场运行机制的五条途径,详细分析了这些途径的特点,并进一步分析了国内外MEMS产品的市场前景.