压电谐振式微质量测量系统

基于压电晶体的正、逆压电效应,对压电谐振器的构成原理及压电晶片谐振频率的质量敏感原理(Sauerbrey方程)进行了分析。基于Sauerbrey测量原理,设计了压电谐振式微质量测量系统,对该系统的设计方案进行了分析。为减小温度等环境因素对压电晶体检测性能的影响,系统采用两个相同的石英晶体振荡电路构成双谐振式的压电晶体振荡器。采用模块化设计思想,对该测量系统各模块进行了设计与实现,并对系统性能进行了测试。结果表明,当测量端加载的质量越大,系统测量出的谐振差频值则越大,实验结果与理论分析结果吻合较好。相对于线性的理论结果,该实验结果的非线性误差为5.5%。该系统实现了压电谐振频率的变化与被测微质量之间的变换,能够实现对微质量进行测量。     

一种新型谐振式微加速度计设计和分析

为提高谐振式加速度计的灵敏度,设计了基于两级微杠杆机构和DETF谐振器的新型谐振式微加速度计结构;用解析法分析了加速度计灵敏度和结构各参数之间的关系,并以此对结构参数进行了优化设计.理论计算表明,所设计的加速度计灵敏度约为56 Hz/g;由有限元仿真分析也得出了相似的结论.     

一种新型谐振式微加速度计设计和分析

为提高谐振式加速度计的灵敏度,设计了基于两级微杠杆机构和DETF谐振器的新型谐振式微加速度计结构;用解析法分析了加速度计灵敏度和结构各参数之间的关系,并以此对结构参数进行了优化设计。理论计算表明,所设计的加速度计灵敏度约为56Hz/g;由有限元仿真分析也得出了相似的结论。     

一种新型谐振式微加速度计设计和分析

为提高谐振式加速度计的灵敏度，设计了基于两级微杠杆机构和DETF谐振器的新型谐振式微加速度计结构；用解析法分析了加速度计灵敏度和结构各参数之间的关系，并以此对结构参数进行了优化设计。理论计算表明，所设计的加速度计灵敏度约为56Hz/g；由有限元仿真分析也得出了相似的结论。     

压电双晶片式管内移动机构的振动解析

对压电双晶片式管内移动机构进行了振动解析,首先利用分割设计法对机构进行了初步设计,然后利用有限元法进行了具体设计解析,通过对机构固有振型的研究,发现两种振动模态能够产生驱动作用,且叶片与基板的夹角对这两种模态的振动频率有一定影响,设计制作了试验机构,通过试验验证了２个共振频率点的存在。     

压电式移动机构的研究

根据运动物体接触表面上的相对方向所产生的摩擦阻力不同的现象，提出一种新型压电移动机构。它利用压电振子产生周期惯性冲击力，使机构产生宏观上的单方向运动。分析了机构的工作机理，设计研制了试验机构。试验结果表明，该机构可以实现预期的运动形式。     

谐振式微光学陀螺仪谐振微腔的最新进展

基于Sagnac效应的谐振式微光学陀螺(Resonant Micro-Optical Gyros, RMOG)在集成化、小型化和灵敏度等方面具有巨大潜力,在微纳卫星姿态控制、机器人控制、医学诊断和检测仪器等领域中具有广阔的应用前景,成为近年来研究的热点。谐振微腔作为谐振式微光学陀螺的核心敏感元件,其光学特性与陀螺系统的性能息息相关,谐振腔的研究进展已经严重制约到谐振式微光学陀螺的发展,目前可以通过集成光学技术、微纳光学加工技术和新型材料的应用来减小谐振腔的重量和尺寸,降低成本和功耗,增加系统的可靠性和性能指标。结合期刊会议和相关研究机构披露的信息,简要介绍了谐振式微光学陀螺的发展现状、基本原理以及谐振微腔的特征参量,列举了近期国内外谐振微腔的各种新型结构设计并分析了不同结构的特点与潜力,此外还综述了近期国内外制作谐振微腔的新型材料并总结了不同材料的光学特性,初步探讨了谐振式微光学陀螺敏感单元谐振微腔的后续发展方向和技术发展途径。     

双压电膜驱动微小型机器人建模与实验测试

该文分析了基于双压电膜驱动微小机器人的惯性冲击式运动原理,建立了机器人压电振子的等效电学模型,采用有限元法对双压电膜驱动器进行模态分析,确定了微小型机器人运动的激励信号频率,并求解了双压电膜等效电学模型中的电学参数。在此基础上对该微小机器人进行了实验测试,结果表明,机器人最高速度为200 mm/min,最大输出力为0.1 N。     

一种谐振式微加速度计的设计

提出一种基于谐振原理、电容检测的微型加速度计。通过外加加速度使质量块经杠杆将力放大施加到谐振器上,改变谐振梁上的轴向应力,从而改变谐振梁的振动频率。研究表明这种加速度计的测量范围达66 g。同时采用有限元法进行了仿真模拟,结果显示传感器灵敏度约18 Hz/g,工作模态固有频率为625.981 kHz。     

压电式微定位机构及其控制系统的研究

研究、设计了一种以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器的微定位机构，给出了机构的动力学模型。结合检测装置和微机控制系统，设计并研制了基于前馈控制同数字PID反馈控制相结合的复合控制的微定位系统。实验表明，微定位系统定位行程可达100μm，定位分辨力0．01μm。     

光纤共振测微振动的研究

提出了一种利用光纤的共振来测微振动的新方法 ,从理论上阐述了其原理并取得了实验数据。最后展望了其应用前景     

基于随机共振的语音增强研究

传统的语音增强方法是通过线性过滤除噪声达到语音增强的目的,而在强噪声环境中,语音信号表现为弱信号．去噪变得困难,而随机共振能利用噪声增强语音信号。基于Hodgkin—Huxley神经元阈上非周期随机共振原理,提出一种自适应调节,添加最佳噪声来实现语音增强。实验结果表明,在强噪声能够实现对语音信号的增强,具有一定的鲁棒性,提供了在强噪声环境中增强语音信号的新思路。     

基于柔性放大机构的压电微夹钳研究

基于钳指可平动并能感知钳指位移与夹持力的要求,采用柔性放大机构对压电微夹钳进行了结构设计。基于ANSYS的压电耦合场分析技术,对压电微夹钳的静动态特性进行了分析表明,在200V的最大驱动电压下,钳指最大位移为233.9μm;在20V的阶跃驱动电压下,钳指的稳态位移为20.6μm,响应时间为0.1s;通过实验对压电微夹钳的静动态特性进行了测试,结果表明,在150 V的驱动电压下,钳指位移为78.4μm,夹持0.3mm×8mm微轴所产生的夹持力为9.2mN。     

基于风致振动机理的微型压电风能采集器

提出一种基于风致振动机理的微型风能采集装置,可将风能转换为电能加以利用。装置主要包括腔体和压电薄膜振动传感器,传感器一端固定,另一自由端附加细长圆柱体结构。利用细长圆柱体在气流中更易诱发涡激振动的原理,并结合结构体在一定气流条件下存在的其他风致振动机理,该装置可将风能转换为压电薄膜传感器的振动,然后进一步转换为电能。本结构设计尺寸为30mm×16mm×14mm,在风速为7m/s,外加负载为1.8 MΩ时,可以获得0.84μW的有效功率。同时可通过并列增加压电薄膜梁结构的数量来提高能量采集的效率。     

A Bipedal Locomotion Planning Based on Virtual Linear Inverted Pendulum Mode

In this paper, a bipedal locomotion planning based on virtual linear inverted pendulum mode (VLIPM) is proposed. In conventional methods, the desired center of gravity (COG) position and velocity are achieved by modifying the foot placement. In this research, the desired COG position and velocity are achieved while the desired foot placement is also realized. In the proposed method, the virtual modified foot placement and trajectory planning are calculated separately. VLIPM is applied to the calculation of the virtual modified foot placement. By using virtual supporting point (VSP), the difference between the virtual modified and desired foot placements is compensated. In the result, the desired foot placement is achieved as if the foot placement is in the virtual modified foot placement. Trajectory planning is applied to LIPM with VSP and 5-D polynomial. The boundary conditions of the polynomial are set to the desired COG position and velocity. In the result, the desired COG position and velocity are also obtained. Differences of the motion by different models are compensated by matching the boundary conditions of different models. By applying different models in the calculations of the foot placement and trajectory planning, the desired robot motion is realized. The walking stability of the proposed method is equivalent to that of the conventional method. The effectiveness of the proposed method is confirmed by a simulation and an experiment.     

基于MEMS技术的安培酶免疫传感器研究

该文采用MEMS工艺制备可集成安培酶免疫传感器,用于人免疫球蛋白IgG的检测。该传感器以硅作为基底,铂作为电极,工作电极敏感面积1mm2。SU-8胶形成的微反应池结构使该传感器试剂用量仅为l量级。聚吡咯作为酶与电极之间的电子转移基体聚合于工作电极敏感表面,戊二醛作为交联剂进行抗体(羊抗人IgG)的固定。抗体与酶标抗体(辣根过氧化物酶HRP标羊抗人IgG)对人IgG进行特异性夹心识别,通过检测酶标HRP对底物H2O2催化产生的电流信号实现免疫检测。该传感器工作电压-0.3V,检测下限5ng/ml,线性范围5～255ng/ml,响应时间3min,具有响应快、下限低、试剂用量少、微型化、便于集成等优点。     

基于零阶谐振的高增益共形全向微带天线

为了实现与飞行器的共形,通过对等效磁流模型及负介电常数零阶谐振器的研究,设计了一种零阶谐振的共面磁流环阵列天线。该天线的工作频率为5 GHz,工作于TM01模式,具有全向辐射特性,水平面增益为3.4 dB,不圆度为2 dB,半功率波瓣宽度为50°。该天线具有水平面增益高,方向图不圆度小,剖面低的特点,且易于共形。     

一种基于零阶谐振特性的新型微带阵列天线

设计了一种中心频率在2．45GHz的新型零阶谐振微带阵列天线。该天线由4个谐振单元级联组成,可形成有耗的零阶谐振结构。其测量结果表明：在中心频率为2．45GHz时,其电压反射系数达到了－32dB,对应的带宽为1．5％,增益达到10．8dBi,相对于单个贴片天线增加了5．6dB,与仿真结果吻合较好。与一般的微带阵列天线相比,其尺寸减小,性能提高,在微波能量传输和目标探测等领域具有良好的应用前景。     

基于电聚合蛋白A固定抗体的免疫微传感芯片

采用MEMS工艺在硅衬底上制备了电极型免疫微传感芯片，重点探索了微传感器敏感表面抗体固定化的方法。尝试采用蛋白A与吡咯共同电化学聚合，进而由蛋白A结合抗体的方法，实现了抗体的固定。将该免疫传感器对人免疫球蛋白G（HIgG）进行检测，在5-160ng/mL以及160-640ng/mL呈分段线性的特性，实现了微剂量、低浓度的免疫检测，验证了该固定化方法的可行性。此法具有省时、简便、易控、适合微传感器固定的优点。