激光干涉微轮廓测量仪

基于Michelson干涉仪测量原理研制的微轮廓测量仪,载物平台采用步进电机和压电陶瓷(PZT)两级闭环驱动与定位,步进电机用于快速粗定位和扩大测量范围,压电陶瓷用于精密定位,重复定位精度为10 nm;测量光路采用共干涉系统,对机械振动,温度漂移不敏感;测量范围20 mm×20 mm×0.4 mm,纵向分辨率为0.32 μm,横向分辨率为0.5μm.     

球度误差的几何判别准则

本文对球度误差的几何判别准则进行了较系统的研究和分析,建立并给出球面球度误差几何判别严格完整的定义和理论。为球度公差标准的制订以及球度误差的评定打下了理论基础。     

亚 50 nm 台阶高度标准物质的可控制备及定值研究

纳米台阶高度标准物质可以传递准确、可溯源的纳米高度量值。 针对我国缺乏可控的高质量亚 50 nm 台阶高度标准物 质制备技术的问题,提出了基于原子层沉积结合湿法刻蚀的纳米台阶高度标准物质研制方法,通过工艺过程优化实现了台阶高 度亚纳米量级精确可控,制备出了最小公称高度仅为 5 nm 的亚 50 nm 台阶高度标准物质系列。 其定值结果可溯源到米定义波 长基准,扩展不确定度不超过 2. 0 nm,均匀性和稳定性较好,不同测试仪器一致性水平较高。 研究结果表明,所研制的纳米台 阶高度标准物质可以用于亚 50 nm 高度量值传递以及多种测量仪器之间量值的比对测量,其产业化批量生产的前景也将为半 导体产业提供完善的计量保障。     

纳米压入法测量中初始接触点判断问题研究

对于纳米压入法 ,在加载过程中 ,压头尖与试样表面的初始接触点必须判断准确 ,初始接触点判断的精度将对测量结果产生很大的影响。本文利用西安交通大学精密工程研究所研制的微力微位移测试仪 ,对初始接触点判断的相关问题进行了深入研究。在压头尖与试样表面接触前 ,由电容测微仪测得的位移值是加载装置空载下的输出值 ;而当压头尖与试样表面接触后 ,压头与试样之间将产生作用力 ,使电容测微仪的测量值偏离加载装置空载下的输出曲线趋势。分别用一直线和一多项式曲线对压头无载荷和有载荷作用时测得的电压位移曲线进行拟合 ,拟合直线和曲线的交点即可作为初始接触点。大量的实验表明 ,运用上述方法可使初始接触点的判断精度在± 10nm。     

药物控释MEMS系统中微型泵的设计与仿真

本文探讨了一种医疗用微药物控释系统，对其关键器件-微型泵、微型阀进行了设计、建模和仿真。选取双金属片加热式膜片泵的模式，设计了泵的入口、泵腔、上下两片双金属加热膜片、多晶硅加热电阻、两个被动式微型阀、流体沟道和出口。全部工艺采用微型机电系统(MEMS)技术加工制作。为了确定所设计的微型泵的尺寸，对泵腔进行了模型分析，以使其在最大容积与最小的模型尺寸间达到最优。采用有限元分析法对电场热效应进行了仿真。基于仿真结果，进行了微型泵系统的加工制造。     

基于自解耦三明治结构的横向运动栅场效应晶体管MEMS微力传感器（英文）OA

本文介绍了一种基于横向可移动栅极场效应晶体管(LMGFET)的新型微型力传感器的开发。提出了一种精确的电气模型,用于小型LMGFET器件的性能评估,与以前的模型相比,其精度有所提高。采用了一种新型三明治结构,该结构由一个金交叉解耦栅阵列层和两个软光阻层SU-8组成。通过所提出的双差分传感结构,LMGFET横向工作在垂直干扰下的输出电流被大大消除,所提出传感器的相对输出误差从4.53%(传统差分结构)降低到0.01%。提出了一种实用的传感器制造工艺,并对其进行了模拟。基于LMGFET的力传感器的灵敏度为4.65μA·nN^-1,可与垂直可移动栅极场效应晶体管(VMGFET)器件相媲美,但非线性度提高了0.78%,测量范围扩大了±5.10μN。这些分析为LMGFET器件的电气和结构参数提供了全面的设计优化,并证明了所提出的传感器在生物医学显微操作应用中具有良好的力传感潜力。     

硅微谐振压力传感器自动增益控制与相位补偿研究

硅微谐振压力传感器检测信号的幅值稳定性与频率跟踪性对其性能至关重要,但目前幅值控制与频率跟踪方法的非线性特征会造成谐振器振动频率的非线性变化,限制了传感器综合精度的进一步提升。为降低谐振器振动频率非线性变化的影响,基于自动增益控制(Automatic gain control,AGC)的线性化分析理论,建立高Q值硅微谐振压力传感器自动增益控制和相位补偿模型,分析AGC幅值控制和频率跟踪线性化的控制特性,以及相位补偿对闭环控制性能的影响。基于自动增益控制(AGC)的自激驱动被证实可使谐振器稳定工作于谐振频率,且保持幅值稳定,通过Simulink/PSpice建模仿真,验证非线性系统线性化分析的准确性。同时基于自动增益控制与相位补偿模型设计与制作的硅谐振压力传感器控制电路,经测试可使整表频率稳定性优于±0.05 Hz@采样周期5 ms,综合精度优于±0.02%FS,实现自动增益控制在谐振压力传感器的工程化应用,解决了谐振器频率跟踪非线性引起的传感器性能下降问题,可广泛应用于高Q值谐振器闭环控制。     

基于SOI的集成硅微传感器芯片的制作

为满足小体积、多参数测量的要求,采用SOI硅片,设计了一种测量三轴加速度、绝对压力、温度参数的单片集成硅微传感器,其中加速度、绝对压力传感器基于掺杂硅压阻效应,温度传感器基于掺杂硅电阻温度效应.根据集成传感器的结构,制定了相应的制备工艺步骤.针对芯片上各电阻间金属引线的可靠性问题和加速度传感器质量块吸附问题提出了有效的改进方法.最后给出了集成传感器芯片的性能测试结果.     

栅格型点云数据的自由曲面建模技术研究

通过研究激光线扫描测量原理以及测量数据类型，提出一种有效的数据点平滑处理技术和复杂曲面建模方法．该方法包括三个步骤：首先对测量点数据平滑处理；然后进行特征线提取，并以特征线为基础对曲面进行分割；最后，在每块测量点数据上进行以NURBS为基础的曲面构造，并将各曲面进行拼接、裁剪，形成完整的曲面。     

脉冲多普勒雷达注入式实时杂波模拟方法研究

该文阐述了用于脉冲多普勒雷达半实物仿真的实时杂波功率谱计算、产生和调制的过程，明确了各个步骤的特殊性，提出了解决方案。并给出了仿真和实测结果。