一种高指向性MEMS声矢量传感器结构设计与分析

设计了一种高指向性微机电系统(MEMS)声矢量传感器,结构采用了硅-玻璃(SOG)工艺,增大流体间隙,减小振动阻尼,并利用ANSYS软件分析了流体间隙对指向性的影响,以验证结构的高指向性.结果表明,在流体间隙从5 μm增大到30 μm时,振动振幅增大30倍,相位差最高增大126°,当入射角度变化量为80°时,相位差变化量增大了40°,传感器指向性得到了显著提高.此种设计有助于促进声矢量传感器的发展.     

基于压电效应的振荡水柱发电系统CFD分析

"透明海洋"开发需要为远洋检测传感器提供可持续电源,基于压电效应的振荡水柱发电原理是采集波能驱动压电功能材料形变实现能量转换,系统结构简单,稳定性好。基于线性波浪理论,建立振荡水柱(OWC)二维数值波浪水槽。流体动力学(CFD)分析结果表明,造波稳定,波浪在气室内形成的空气压强在时域上呈现一定周期性,经数据处理拟合为正弦曲线。应用ANSYS软件系统的参数化设计语言(APDL)功能开发空气驱动压电材料形变输出能量的仿真模型,分析产生电压变化特性。     

基于磁流体的微泵的研究进展

首先介绍了基于磁流体微泵的工作原理,并且根据Navier-Stokes公式推导出了磁流体在梯度磁场中所产生的驱动力大小。然后,回顾了磁流体微泵的发展历程,对各阶段磁流体微泵的产生进行了研究,梳理出了各磁流体微泵的发展脉络,并且详细描述了各微泵的结构特点以及优缺点。最后,简单展望了磁流体微泵的发展趋势,指出磁流体微泵发展中存在的问题,例如磁流体的制备、磁流体微致动理论体系不完善和新型磁流体微泵的设计等,并针对这些问题提出了有效的解决方案。     

轴快流CO2激光器循环工作气体参数控制系统设计

本文介绍了一种适用于CO2激光器的气体循环控制系统。该系统所采用的可编程序控制方法和系统结构不仅能够精确地控制激光器的工作气压,而且可以根据激光器不同的工作状态和功率输出,选择不同的混合气分比和换气量。系统所有的参数不仅可以预先设定,也可在激光器运行中方便地进行改变。     

液体喷射抛光技术研究

液体喷射抛光(FJP)技术是近几年提出的一种新型光学抛光工艺,本文简介了这种抛光技术的原理,介绍了我们的研究结果,其中包括在抛光机理方面提出抛光液中磨料粒子的径向流动对工件产生的径向磨削剪切作用是材料去除的关键;建立了较完善的描述FJP过程的数学模型;提出了获得较理想工作函数的方法;得到了求解时间驻留函数的一种算法;另外还研究了不同FJP溶液及一些工艺参数对样品表面粗糙度的影响、被抛光材料特性对材料去除率及表面粗糙度的影响等.结合这些研究建立了一套非球面数控液体喷射抛光没备和相关工艺,并利用其对实际非球面做了数控抛光实验,最后得到其截面的误差优于0.15靘PV,表面粗糙度Ra达到2.25nm,实验结果表明此技术可用于非球面的数控抛光.     

交叉前置式粒子群优化算法及其在催化裂化C3含量软测量中的应用

 针对粒子群优化算法易陷入局部极小点,出现早熟收敛的问题,本文提出了一种交叉前置式粒子群优化算法(PSOPC).该算法引入了一个辅助种群,将其中的个体与粒子群中的粒子在粒子更新之前进行预先的交叉操作.辅助种群所包含的是每次迭代后所生成的适应值较差但多样性较高的粒子.前置式交叉操作能够增加粒子群的多样性,有效改善算法的全局收敛能力.标准函数测试结果表明,PSOPC比基本PSO具有更好的优化性能.最后,将PSOPC应用于催化裂化装置干气中C₃含量软测量建模,通过与实际的工业数据的对比,结果表明基于PSOPC的神经网络C₃含量软测量模型具有较高的精度和较强的泛化能力.     

单放电盒5kW横流CO2激光器气体流动特性研究

为了解决传统双放电盒横流5kW CO2 激光器双风道、风速小、体积庞大等问题,研究开发了单放电盒横流5kW CO2 激光器,采用气体动力学、放电区气体流场分析的方法,在保证风机强度的前提下根据通风机原理设计了一款铝质轻型离心风机,风机的进口直径为382mm,出口直径为451mm,蜗壳宽度为160mm,并进行了实验验证。结果表明,配置该风机的单放电盒的5kW CO2激光器提高了功率稳定性,放电区气体平均流速从60.8m/s提高到75.5m/s,缩小了弧光放电的面积,改善了近场光斑的强度及均匀性,采用铝制风机及单放电盒减小了激光器的整体重量和体积。这对CO2激光器向高功率、小体积、紧凑型发展具有重要意义。     

Superswelling Microneedle Arrays for Dermal Interstitial Fluid (Prote)Omics

The noninvasive sampling of dermal interstitial fluid (ISF) for the monitoring of clinical biomarkers is a greatly appealing area of research. The identification of molecular biomarkers in biological fluids has been accelerated with -omics analyses but remains limited in ISF because of its time-consuming and complex extraction process. Here, the generation of microneedle (MN) patches made of superabsorbent acrylate-based hydrogels for the rapid sampling of dermal ISF is described to explore its proteome. In depth, iterative optimization allows the identification of novel acrylate-based compositions with the required chemical, mechanical, and biocompatibility properties allowing proteomic analysis of the extracted ISF for the first time after sampling with swelling MNs. The generated MN arrays show no cytotoxic effect, successfully cross the stratum corneum, and can collect up to 6 µL of dermal ISF in 10 min in vivo. Proteomics lead to the detection of 176 clinically relevant biomarkers in the collected samples validating the use of ISF as a relevant bodily fluid for disease monitoring and diagnostic. Importantly, it is discovered that extraction fingerprint is strongly dependent on the MNs chemistry, and thus specific biomarkers could be selectively extracted by tuning the composition of the patch, making the system versatile and specific.     

浸没式光刻技术的研究进展

浸没式光刻技术是将某种液体充满投影物镜最后一个透镜的下表面与硅片之间来增加系统的数值孔径,可以将193nm光刻延伸到45nm节点以下。阐述了浸没式光刻技术的原理,讨论了液体浸没带来的问题,最后介绍了浸没式光刻机的研发进展。