面向乳腺癌诊断的压电式微机械超声换能器的设计

面向乳腺癌早期微小病变组织难于精确诊断的问题,设计了一种基于AlN/Si薄膜的圆形双晶片压电式微机械超声换能器(PMUT)。作为乳腺超声CT系统关键检测部件,其性能优劣与诊断准确度密切相关。通过对换能器工作原理进行分析,建立了数学理论模型。利用有限元仿真软件COMSOL建立了基于AlN薄膜的PMUT有限元模型,给出了具体的结构设计参数,并分析了静态压力、静态位移、振动模态、谐振频率、灵敏度、声阻抗等性能参数。仿真结果显示,所设计的PMUT一阶谐振频率为7.61 MHz,灵敏度为-258 dB,品质因数为380.5,有效机电耦合系数为10.2%,能够满足对乳腺软组织检测的设计需求。     

SIW交指带通滤波器的设计及仿真

介绍了一种双层SIW带通滤波器,两层之间采用交指结构实现谐振,输入输出采用共面波导形式.所设计的毫米波滤波器芯片尺寸仅有7 mm×3.5 mm×0.8 mm,使用三维高频电磁仿真软件对该结构进行仿真和优化,结果表明滤波性能符合设计要求:中心频率10.6 GHz、带宽2.5 GHz、带内插损2 dB.最后阐明了基于MEMS技术的该滤波器的工艺制作流程.     

拉曼光谱应用于硅微悬臂梁的应力特性测试

介绍了一种基于拉曼光谱频移来实现微结构应力测试的方法。利用该方法,实现了标准体硅腐蚀工艺形成的八梁支撑的微悬臂梁中应力分布的测试。测试结果表明EPW体硅腐蚀形成的梁—质量块系统中梁与质量块上存在40～160MPa的张应力,微梁上的残余张应力平均达到100MPa;对微结构上的不同位置,边缘的残余应力普遍要比中心位置的大一些。     

柔性复合压电薄膜的制备及其电导率研究

将具有优异导电性能的碳纳米管(CNT)与压电材料钛酸钡(BTO)复合于高分子有机材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,制备出了具有低内阻的柔性复合压电薄膜,研究了制备的薄膜在不同极化条件下的开路电压以及不同体积配比的BTO/CNT压电薄膜的电导率。实验结果表明,在电场为3.6 kV/mm、温度是90℃、时间为60 min的极化条件下,当BTO与CNT的体积比N为2∶3以及BTO与CNT混合颗粒占PDMS基体的总体积比V为8%时,能得到具有最佳电导率的复合压电薄膜。     

基于氧化铝陶瓷的电容式高温压力传感器

氧化铝陶瓷因其稳定的机械性能和高温鲁棒性得到了广泛的应用。文章以LC谐振电路为技术背景,提出了一种基于氧化铝陶瓷的电容式高温压力传感器,并通过厚膜集成工艺技术将一个定值电感与一个可变电容集成在氧化铝陶瓷基板上实现了传感器的制备。对传感器进行高温环境下的压力测试,实验结果表明:传感器能够完成600℃高温环境下1到5 bar范围内压力的原位测试,且在600℃高温环境下传感器的重复性误差,迟滞性误差和零点漂移分别为8.3%,5.05%和3.7%。     

超声多重深度相控聚焦发射设计与仿真

为解决动态孔径发射检测效率低而动态深度聚焦成像技术不同深度检测分辨率不均匀的问题,结合两种技术的优点,设计了一种多重深度聚焦发射方案。通过对超声相控阵成像空间分辨力与线性阵列结构参数关系的分析,确定了分区对称发射方式。并在标定横向焦宽7 mm,纵向焦深50 mm条件下,得到探测深度最大为110mm。经仿真成像对比,证明了该发射方法可有效改善分辨率不均和动态范围随探测深度降低的问题,且有效提高了超声相控阵检测效率。     

微加工工艺应力的喇曼在线测量

针对微加工工艺过程造成的残余应力,文中提出了喇曼在线测量方法,并对最常用的三种微加工工艺:淀积、腐蚀或刻蚀及键合进行了喇曼在线测量.测量结果与理论分析相符,淀积工艺中,氮化硅对硅片造成的残余应力比氧化硅造成的大,且氧化硅在硅衬底上形成的残余应力是压应力,氮化硅形成的是张应力;刻蚀工艺和键合工艺对硅片造成了相对较大的应力分布,且都为张应力,最大值超过300MPa.     

应用于谐振式光学陀螺的数字低通滤波器设计

为了提高谐振式光学陀螺(Resonant optic gyro,ROG)数字检测系统的信噪比,消除解调曲线中的高频噪声,降低FPGA资源占有率,提出并设计了一种惯性数字低通滤波器.该滤波器能够满足ROG数字检测系统在40 MHz的高采样率下,低通截止频率连续,阶数可调,FPGA内部消耗资源少的要求.理论分析了惯性滤波器的函数模型,给出了该滤波器的数字实现过程,仿真并测试了截止频率为194.38 Hz,0.189Hz下的幅频和相频曲线.实验表明:设计的数字滤波器幅频、相频特性优良,FPGA资源占用率仅为0.09%,阶数及截止频率调节简便,满足了数字锁相放大器内低通滤波器的设计要求.     

煤矿机械工作状态监测系统研究

煤炭是当今社会的一种重要化石能源,煤机械设备是煤矿企业实现机械化的核心装备,对其工作状态进行监测具有重要的经济价值和安全需求。笔者综述了煤矿机械设备的主要故障类型、产生的原因以及故障的表现形式,根据信号采集时煤机设备是否需要停机以及故障诊断的时效性,总结了机械故障诊断的方法及其特点;分析了不同类型无线网络传输技术、不同种类微能源技术的特点及其在煤矿中应用的可行性;同时,针对当前煤矿机械工作状态监测系统的不足,提出了基于微能源技术实现煤矿机械设备工作状态信息采集与发送系统自供电,结合Zigbee无线网络传输和通用分组无线服务技术(general packet ratio service,简称GPRS)通信方式实现煤矿机械设备工作状态监测系统自动化在线监测的发展方向。     

凹坑深度对透平叶片前缘换热的影响

涡轮叶片前缘由于受到燃气的冲击,热负荷较高,其冷却和换热情况极大的影响了燃机的性能,因此是涡轮叶片上最关键的传热区,在对涡轮进行传热设计和计算时必须对该区域予以考虑。设计冲击靶面,对凹坑结构进行冲击,建立模型,通过数值计算分析其冷却效果。通过对凹坑的温度场进行对比分析,给出凹坑深度的变化对冲击靶面换热的影响。对于带凹坑结构,通过凹坑深度分析叶片前缘换热效果,当凹坑深度不太大时,凹坑深度的增加会增强冲击靶面的换热;当凹坑深度增加得较大时,则会明显降低冲击靶面的换热。