微机电系统及其应用

1 引言请想像这样的景像，用微小的机器干各种活。有的使汽车运行更加平稳安全，免除交通事故中千万人遇难。有的则以每秒数拍（1015比特）速率处理信息，从全球网站为人们下载影视节目。另一些能以前所未有的灵敏度和精确度进行科学测量。晶片大小的化工厂则能在需要的时间和地点制造危险的材料。这样的景像现已出现：我们正生活于其中，这就是现代的硅微机械世界[1]。这个世界在40多年前就由Richard Feynman以惊人的先见所预言，当时晶体三极管仍是刚发明而未被验证的技术，集成电路则在多年后才出现。在其1959年的讲话“底层仍有许多空…     

原子磁强计检测光闭环稳定系统设计

SERF态原子磁强计已实现人类历史上最高的0.16fT/Hz1/2的灵敏度。其检测方法主要是法拉第调制法。但法拉第调制法中光电流摄动或环境温度变化等干扰导致的检测光强的起伏会造成检测结果的不准确。为抑制检测光强起伏,设计了闭环原子磁强计检测光稳定系统。在法拉第调制法的基础上,增加了光路子系统和控制子系统对检测光强进行闭环稳定控制。通过对随机干扰进行闭环控制仿真与实验,验证本系统可以有效抑制各种干扰引起的光强起伏,使系统抗干扰能力提高1.2%,从而提高原子磁强计的检测精度。     

Effects of yttrium on the formation and magnetic properties of bulk metallic glassy （Fe, Co）-B-Si-Nb alloys

The bulk metallic glassy (BMG) rods of [(Fe0.5Co0.5)0.72B0.192Si0.048Nb0.04]100-xYx (x=0-6) and [(FexCo1-x)0.72B0.192Si0.04]Nb0.04]96Y4 (x=0.5-0.8) were prepared by copper mold casting. The structure, thermal stability,and magnetic properties of the samples were studied by X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), and vibrating sample magnetometer (VSM). Adding lat% to 6at% of yt-trium, the bulk glassy alloy rods of [(Fe0.5Co0.5)0.72B0.192Si0.048Nb0.04]100-xYx (x=0-6) with the diameter of 3 mm were not formed, and the sample with 4at% of yttrium showed less crystalline phase than others. When the Fe/Co atomic ratio was between 5:5 and 7:3, the bulk glassy alloy rods of [(Fe1-xCox)B0.192Si0.048Nb0.04]96Y4 (x=0.5-0.8) with the diameter of 2 mm were fabricated. In the (Fe, Co)-B-Si-Nb-Y BMGs, when the Fe content increased, the thermal stability, the supercooled liquid region, and the glass-forming ability (GFA) decreased, but the saturation magnetization (Ms) increased.     

Dependence of domain wall structures on repetition n in[Pt（0.5 nm）/Co（0.4 nm）]n/NiO（1.1 nm）/[Co（0.4 nm）/Pt（0.5 nm）]n multilayers

The magnetic force microscopy and a sample vibrating magnetometer have been used to investigate the domain structure in two antiferromagnetically coupled Co/Pt multilayers.In the antiferromagnetic coupled[Pt(0.5 nm)/Co(0.4 nm)]_n/NiO(1.1 nm)/[Co(0.4 nm)/Pt(0.5 nm)]_n multilayers with perpendicular anisotropy,the antiferromagnetic interlayer coupling strength increases linearly with the repetition number n in Co/Pt multilayers.In demagnetized states,relatively shifted domain walls in the two Co/Pt multila...     

基于磁强计和陀螺测量的卫星轨道姿态一体化确定算法

突破卫星轨道和姿态参数分别确定分而治之的传统模式,提出了利用磁强计和陀螺测量信息同时确定卫星轨道和姿态参数的新方法。利用磁强计提供的地磁场测量值与地磁场模型计算值之间的差值,以及陀螺提供的角速度信息,推导了轨道姿态一体化确定扩展卡尔曼滤波算法。利用局部可观测性理论定量地计算系统局部可观测矩阵的条件数,进而利用该条件数对系统的可观测性进行深入分析。最后对本文算法进行了数学仿真,结果表明该算法的可行性和有效性。     

Fe-Al合金薄膜的磁致伸缩特性

一般稀土金属-过渡金属系磁致伸缩材料都有脆和容易氧化等问题。而具有体心立方结构（bcc）的铁系磁致伸缩材料，较之稀土-铁系材料具有较高的韧性和耐蚀性。Fe-17％（原子）Ga单晶合金在室温下显示很高的磁致伸缩敏感度，但这一合金有价格高昂且难处理等问题，然而Fe-Al合金显然有其更多的优越性。因此，采用离子镀装置制备了Fe-Al合金薄膜，研究了结晶结构和磁特性及其磁致伸缩特性。研究时所用的薄膜试样是在三电极配置离子镀装置上制备的。首先在电弧炉中用纯铁（99．9％）和铝（99．5％）制得Fe-Al合金锭，通过电子束加热熔融蒸发形成Fe-Al合金蒸发源。在此蒸发源-基片Si（100）间设置的探针电极上施加正电位（50V），使之发生放电，由此所蒸发的金属蒸汽等离子化并沉积于硅基片上，通过改变Fe-Al合金蒸发物的成分来控制所形成的合金薄膜的成分。依靠基片托架背面的加热器来控制基片温度，于523K基片温度下进行镀膜。用能散X射线光谱法分析Fe-Al合金膜的成分,用触针法测定膜厚，用X射线衍射装置进行结构分析，用振动样品磁强计测定试样磁性，用光杠杆法测定试样的磁致伸缩。     

用于三维姿态估计的双矢量并行卡尔曼滤波

基于磁强计、加速度计和陀螺仪的微型航姿参考系统(AHRS)通常采用卡尔曼滤波算法实现传感器间的数据融合。然而,卡尔曼滤波包含的矩阵运算导致其计算复杂度较高,不利于在处理能力有限的单片机上应用。提出一种以地磁矢量和重力矢量为状态变量的双矢量卡尔曼滤波算法,极大地简化了量测模型,有助于降低计算量和避免线性化误差。在AHRS上进行了实验验证,结果表明所提出的双矢量卡尔曼滤波算法在单片机上的运行耗时可比已有的基于四元数的滤波算法减少60%以上,且姿态估计精度优于已有算法。所提出的算法可实现三维姿态的快速、准确估计,改善AHRS姿态输出的实时性。     

光调制直接重写磁光双层耦合膜磁基本特性的一种解耦方法

采用FFT方法对光调制直接重写磁光双层耦合膜的磁基本特性进行解耦,得到各单层薄膜在耦合状态下的特性,并用于分析计算磁光双层耦合膜之间的层间耦合能。