双端固定音叉式硅微机械谐振器的研究与应用

提出了一种使用双端固定音叉的新型结构的谐振式硅微机械加速度计。它用硅梁侧壁形成的静电电容进行激振，并通过在音叉臂上制作的压敏电阻检测振动。该加速度计输出的是频率信号，具有精度高、抗干扰能力强的优点。探讨了传感器的工作原理，并用有限元方法进行了仿真模拟，结果显示传感器的灵敏度约为2Hz/g。     

双端调谐音叉石英谐振器的结构设计方法研究

叙述了双端调谐音叉石英振梁式重力传感器的结构和工作原理。根据石英谐振器的谐振频率公式和石英晶体的压电效应原理，确定了石英谐振器的主要结构尺寸和电极设置。应用有限元法计算了该谐振器的谐振频率，显示了一阶模态振型，这为设计不同用途的石英振梁式加速度传感器提供了理论依据。     

硅微机械音叉式谐振器

应用体硅微机械加工技术,制作了一种双端固定音叉式谐振器。它在音叉的两个臂上连接了梳齿电容结构,用来驱动音叉臂在硅片平面内侧向、反相振动,同时检测音叉的振动频率。当驱动力的频率等于音叉的固有频率时,音叉产生谐振。此时,检测梳齿电容输出的电流最大。用有限元方法对谐振器进行了模态分析和结构优化。音叉臂长800μm,宽5μm,梳齿电容齿长25μm,结构层厚度为80μm,在30V交流电压激励下,测得其谐振频率为25kHz。当音叉受到轴向力的作用时,音叉的固有频率会发生变化,根据这一原理,设计了谐振式加速度计。用有限元分析软件对加速度计工作情况仿真,估算其灵敏度约为2Hz/g。这种音叉式谐振器结构和工艺简单,性能可靠,成本较低,对于进一步研究微机电系统谐振器件具有重要意义。     

硅微机械谐振陀螺仪结构优化设计

介绍了硅微机械谐振陀螺仪的工作原理,给出了陀螺仪标度因数的表达式,分析了陀螺仪驱动模态的最大振幅、陀螺质量块结构参数、杠杆、DETF结构参数对标度因数的影响,优化了结构设计.利用有限元分析软件ANSYS对陀螺仪的结构进行了仿真,并制作了原理样机.     

石英谐振器参数综合测试方法

石英谐振器参数综合测试方法靳世久，孙家，杨学友，何丕元（天津大学精仪系）０引言石英谐振器是高精度标准频率源的核心部件，性能稳定，价格低廉，得到越来越广泛的应用。快速、准确、全面的检测石英谐振器的质量，是一个重要的问题。本文基于石英谐振器的国际标准测试...     

弓型梁静电硅微谐振器建模与实验

根据梁的小变形理论和位移叠加原理,建立了弓型梁微谐振器的横向振动模型,得到了弓型复杂梁的变形方程和该类谐振器谐振频率的解析表达式。通过ANSYS软件的模拟分析,及对用体硅工艺制作的两种类型弓型梁谐振器的谐振频率实验实测,表明该谐振器的1阶横向谐振频率的计算值与实测值间的相对误差及ANSYS模拟值与实测值间的相对误差均小于3%,验证了所建模型的正确性。     

空气阻尼对横向振动微谐振器的影响

在一维动力学模型的基础上,对横向振动微谐振器的振动性能进行了研究,并对计入空气阻尼和未计入空气阻尼两种情况进行了比较,在对空气阻尼的计算中,计入了稀薄气体效应.研究发现在低频驱动下,两种计算模型振动幅度非常接近,但是在驱动电压频率与横向振动微谐振器的固有频率接近时,两种模型振幅差别大大增加,振幅差增大的主要影响因素是空气阻尼的作用.同时发现空气阻尼对横向振动微谐振器的谐振频率影响很小.     

静电硅微多折叠梁谐振器设计和试验研究

建立了静电硅微多折叠梁谐振器的横向振动模型,得到了多折叠梁的变形方程和该类谐振器谐振频率的解析表达式。用标准体硅微工艺设计加工出两类共4种该类谐振器,通过试验测定其谐振频率,并用ANSYS软件进行了模态分析。结果表明,该类谐振器谐振频率的理论计算值和ANSYS模拟值与实测值间的相对误差均小于2％,验证了该理论模型的正确性。采用多折叠梁谐振器可以实现低频下大振幅的电能-微机械能的转换。     

参数化设计在冶金机械标准件设计中的应用

基于参数化设计的思想,对AutoCAD进行了二次开发.通过综合运用VBA,SQL Server及ADO等工具平台和技术,实现了标准件、准标准件的参数化绘图功能,扩充了AutoCAD软件的绘图功能,大大提高了设计工作效率.     

应用石英音叉谐振器的智能温度传感器

为了实现高精密温度测量,设计了高性能数字温度传感器,该传感器由石英音叉谐振器,数字接口电路和基于现场可编程门阵列的传感器重置控制算法构成。依据石英晶体压电效应原理,对石英音叉谐振器的热敏切型和电极设置进行了研究;基于力学振动原理,导出石英音叉谐振器弯曲振动模式的微分方程;讨论了谐振式温度传感器的工作原理,提取出石英音叉温度传感器的特征参数并进行了非线性误差分析;采用光刻和侵蚀技术加工制作了石英音叉谐振器。该传感器的频率输出信号通过数字接口进入现场可编程门阵列,通过重置控制算法实现传感器的重置和现场自动校验。实验结果表明,在-20 ~140 ℃,该传感器的灵敏度可达65×10^-6/℃,测温分辨率为0.001 ℃,响应时间为1 s,测温精度为0.01 ℃。     

一种新型固支结构石英音叉陀螺的设计

石英音叉陀螺的固支结构对陀螺器件的性能影响很大.提出一种新型固支结构的石英音叉陀螺,把固支结构的支撑梁设计在元件拾取运动零位移线处,目的在于提高陀螺对外界振动和温度变化的抗干扰能力,从而改善零位稳定性.运用ANSYS软件对新结构做仿真验证,结果表明新结构在元件灵敏度、抗振动等重要性能上都有一定提高.新结构同时能缩短元件制造流程,更易工程实现.     

石英音叉扫描探针显微镜

石英音叉是一种谐振频率稳定、品质因数高的时基器件,其音叉臂的谐振参数(谐振振幅和谐振频率)对微力极其敏感。利用石英音叉对外力的敏感性,与钨探针结合,构成一种新型的表面形貌扫描测头。该测头与xyz压电工作台结合,利用测头音叉臂谐振频率对扫描微力的敏感性,研制基于相位反馈控制的扫描探针显微镜。首先介绍石英音叉测头的构成、工作原理和特性测试,以及由该测头构建的扫描探针显微镜的结构和测试、分析。通过对测头和系统的测试结果分析,系统达到1.2 nm的垂直分辨率,并通过对一维栅的测量,给出扫描获得的试样表面微观形貌图以及相位图,证明系统的有效性。另外,由于采用大长径比的钨探针,该系统具有测量大深宽比微器件表面轮廓的能力。     

一种新型高性能石英音叉温度传感器

文中阐述一种关于弯曲振动模式的石英音叉温度传感器的新型设计方案 ,该传感器用新的切型ZY(110°/10°)进行设计的弯曲振动模式的传感器优于其它切型 ,并对提高传感器的和减少环境等效电阻进行理论分析。采用可变结构方式调制传感器精确频率 ,同时提高传感器的灵敏度和减少非线性     

变速器换档拨叉的设计

从变速器换档拨叉的材料、结构、工艺等诸方面分析了拨叉的设计思路及设计过程中应注意的问题。     

变速箱上盖拔叉孔加工夹具设计

变速箱上盖是汽车用来换档的重要零部件之一,它可以改变传动比,满足不同行驶条件对牵引力的需要。就变速箱上盖拔叉孔加工夹具设计方案进行论述,通过采用这套夹具体和钻模,不但保证了工件的形位要求,提高了该产品的加工质量,同时也缩短了辅助加工时间,提高了生产效率。     

剪叉式液压升降台的优化设计

剪叉式液压升降台具有较好的稳定性及较高的承载力,这与其特有的剪叉式结构是分不开的,此外其还具有噪声小、行程大和安装空间小等诸多优点,已被广泛应用于生产和生活当中。本文在对剪叉式液压升降台结构分析的基础上,对其进行了受力分析,并构建了力学模型。以液压缸最大推力为目标,寻求到影响其大小的关键参数。利用 ADAMS 的仿真分析,以关键参数为设计变量进行了优化设计。研究结果不仅为本文涉及的升降机构提供了理论设计依据,还具有较大的实际研究意义和工程使用价值。     

基于等刚度的变速箱拨叉优化设计

针对商用车变速箱换档平顺性问题,建立换挡过程的力学模型和受力方程,分析变速箱拨叉结构设计中对换挡平顺性影响的关键因素,表明了拨叉等刚度优化设计的重要意义。以某型号变速箱拨叉为例说明结构优化过程,对比分析新旧拨叉的强度和等刚度,结果表明通过结构优化不仅可以大幅度提高拨叉结构的等刚度,提升变速箱换挡平顺性,还可以改善应力分布,提高强度,最后进行了试验验证。     

双曲柄机构在移动机器人中的应用与优化

根据双曲柄四杆机构的特点，将其用于被动式复杂地形移动机器人的结构设计，提高了机器人的越障能力。通过对双曲柄四杆机构的几何分析，得出地形适应性强的前轮轨迹曲线。弹簧在双曲柄四杆机构中的安装位置及其刚度对机器人前轮、中轮和后轮的受力都有影响，通过对双曲柄四杆机构的静力学分析优化了弹簧在四杆机构中的安装位置。