高效功率传输的电容参数超声换能器的设计与分析

电容参数超声换能器（CPUT）由于其不需要直流偏置或电荷充电的优势,已成为医用植入物、传感器网络和消费电子产品的无线能量传输方面的研究热点。本文提出利用一维集总参数模型来研究CPUT的运行和参数设计。将CPUT等效为一个RLC谐振器中的超声驱动的活塞电容C,进而产生两个耦合的非线性微分方程系统。利用Simulink进行方程的求解,获得电容电压、电路电流和活塞位移。在此基础上,研究了参数谐振阈值和声电转换效率。结果表明,这些性能指标与负载电阻、输入超声强度、超声频率、电极覆盖面积和间隙高度密切相关。当CPUT的阻抗与介质匹配并驱动CPUT的工作频率略低于2ωoel时,可以达到最佳的效率,为进一步研究超声无线能量传输、能量收集和传感技术奠定基础。     

一种硅基MEMS微波SIR交指带通滤波器

基于7阶SIR交指结构滤波器,提出了一种基于硅MEMS技术的微波S波段交指带通滤波器。不仅保留了交指结构的高通带选择性,而且可以通过调整SIR的阻抗比和电长度比来实现宽阻带。采用MEMS工艺,在双层高电阻率的硅片上完成了滤波器的制作和自封装,它具有体积小、损耗低的优点。仿真结果表明,该滤波器在中心频率2.35 GHz处的相对带宽为30%,带内插损小于1.5 dB,回波损耗大于15 dB,在频率f0±0.8 GHz处的阻带抑制比大于50 dB。该交指带通滤波器的体积仅为(11×7×0.8)mm³。     

基于介观压阻效应的高g值加速度计设计

依据介观压阻效应原理,设计出一种以超晶格量子阱薄膜为敏感单元的高g值纳机电加速度计,期望利用超晶格量子阱薄膜的高灵敏特性,提高加速度计的灵敏度。结合GaAs基表面微机械加工工艺和控制孔技术完成了加速度计的加工。采用马歇特冲击的方法完成了加速度计的测试,并利用冲击响应谱分析了微加速度计在有外部冲击情况下的响应,研究结果表明:依据介观压阻效应原理和MEMS技术制作高g值纳机电加速度计具有可行性,从测试结果可以看出该微加速度计不但冲击响应信号与标准加速度计所测信号很接近,而且它们的响应一致性较好。     

无机污染物离子在电动土工屏障中的一维对流–扩散模型及其解析解EI北大核心CSCD

电动修复是一项十分具有应用前景的土壤修复技术,利用该技术原理提出的电动土工屏障,可以有效阻止污染物往周围土体和地下水中的扩散。考虑无机污染物离子在浓度梯度、水力梯度以及电渗和电迁移共同作用下的迁移规律,建立电动土工屏障中无机离子的一维对流–扩散模型,并采用Laplace变换法推导其解析解,给出屏障中任一断面的离子流出质量通量计算公式,并通过与文献中的一维模型试验结果进行对比验证其正确合理性。在此基础上,利用提出的解析解,开展参数研究,分析无机污染物离子在电动土工屏障中的迁移规律。结果表明:阳极边界处的Pb2+稳定流出质量通量随着平均电势梯度、黏土层厚度、土体电渗透系数的增大而显著减小;对于扩散系数大的污染物离子,建议提高平均电势梯度以增强其电动迁移效果;吸附阻滞因子对最终稳定流出质量通量影响较小,但可以有效延长电动土工屏障被击穿的时间。所提出的解析模型为电动土工屏障的设计提供一种简便的计算方法,还可验证相关数值模型的正确性。     

芯片级全固化集成光波导陀螺

高灵敏、全固态、集成制造的微光-机-电陀螺是未来发展的新一代惯性器件,在深空探测、载人航天以及飞行器制导技术领域具有迫切应用需求.提出基于光波导微腔透射谱输出特性的惯性测量方法与系统基础结构,并对其惯性测量原理、微加工工艺以及耦合性能进行了讨论.利用数值拟合得到波导耦合系统设计优化参数,采用激光熔融热处理技术,降低了波...     

MEMS同振型仿生矢量水听器实验测试

MEMS(Micro Electro Mechanical System,微机电系统)同振型仿生矢量水听器采用MEMS二维仿生矢量水听器和标准声压水听器一体化封装,保证了通道间的严格正交,海试环境下性能测试具有“8”字形余弦指向性和较高的灵敏度.在性能测试的基础上对水听器的定向能力进行了实验研究,实验结果表明:同振型矢量水听器能够实现声目标定向(定向误差小于3°)和运动目标的航迹跟踪,为后续的工程化应用打下了基础.     

纤毛式MEMS矢量水声传感器的仿生组装

提出了一种纤毛式微机电系统（MEMS）矢量水声传感器的仿生组装技术.期望结合MEMS工艺和仿生组装工艺技术,解决复杂结构的仿生制造问题.文中简单介绍了仿生学理论以及定向探测机理.采用MEMS基硅微机械加工技术完成了传感器微结构的加工.通过模仿鱼类侧线器官神经丘感觉器的仿生结构,完成了传感器仿生微结构的组装,制作出纤毛式硅微仿生矢量水声传感器的模型样机.最后,完成了传感器的校准测试.测试结果表明,该水声传感器不但体积小、质量轻、结构简单,而且具有“8”字型的指向特性.该水声传感器的声压灵敏度为-197.7 dB（0 dB=1 V/μPa）.     

硅基PZT热释电薄膜三方-四方相变的拉曼散射研究

采用溶胶-凝胶法在硅衬底上成功制备出厚度约200nm的PZT薄膜,并以差热实验为基础,分别采用600℃、650℃和700℃三种退火温度,并对不同温度下的薄膜进行拉曼测试,分析三方-四方相变趋势,研究结果表明,中频区域的A1（2TO）振动模作为四方的一个标志,随着退火温度的升高强度逐渐增强,三方向四方转变;高频范围的A1（3TO）T振动模随着退火温度的升高强度也在逐渐增强,三方晶胞在减少而四方晶胞在增多,即随着退火温度的升高,三方有向四方转变的趋势。     

冷压处理对Ag2Se纳米棒柔性热电薄膜性能的影响

采用真空辅助过滤法在尼龙膜上制备了基于化学模板法的Ag2Se纳米棒柔性热电薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和Seebeck系数测试仪等对添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、冷压处理添加PVP及冷压处理纯Ag2Se三种柔性热电薄膜的热电性能及可靠性进行了研究.结果表明,冷压处理能够显著提高Ag2Se热...     

R-FOG信号检测系统低通滤波器设计

设计了一种低截止频率、低FPGA资源占用率、高采样率的应用于谐振式光学陀螺 （Resonator Fiber Optic Gyro, R-FOG）数字信号检测系统中面向锁相放大器的低通数字滤波器。简化了滤波器的算法并进行了理论仿真和实验测试,结果表明该滤波器最低截止频率达到0.14Hz,采样率为40MHz,FPGA资源占用率降低至3%,阶数及截止频率调节方式操作简便,且幅频特性和相频特性优良。在谐振式光学陀螺信号检测系统中进行了测试,解调曲线零基准点稳定性明显提高。适用于以谐振式光学陀螺输出信号为代表的微弱信号检测系统。