声表面波技术在微流控研究领域中的应用

介绍了声表面波(SAW)器件的基本构造及工作原理,分析了声表面波进入微流体后所产生的复杂的流-固耦合效应。根据液滴随着声表面波功率的增大所出现的不同响应,将声表面波技术在微流控研究领域中的应用具体分为液滴振动及粒子聚集、液滴平移及粒子收集、微流体喷射、微流体雾化四大类。分别讨论了各类应用的工作原理及其在相关研究领域中典型的应用实例,指出了声表面波相比其他驱动方式在微流控研究领域中的优势。综合国内外研发现状,分析了目前研究过程中存在的问题,提出了声表面波驱动微流体今后的研究方向。     

微流体系统中微阀的研究现状

依据微流体系统中微阀的驱动机理,将微阀分为有源微阀和无源微阀两大类,然后对这两大类进行细分,将有源微阀分为压电、磁、静电驱动、热驱动、相变、双稳态、外部驱动等类型,将无源微阀分为悬臂梁式、薄膜式、毛细管、扭矩驱动等类型。分别讨论了各种微阀的工作原理和性能,介绍了各类微阀的实验研究进展,指出了这些微阀的特点,突出了微阀作为微流体系统的主要元件之一,起到径流调节、开/关转换、密封生物分子和微/纳粒子等作用。回顾了微阀的发展历程,分析了目前研究过程中存在的问题,提出了微阀今后的研究方向。     

电磁控制的亚微米微位移机构

<正>亚微米微位移机构是现代精密机械与精密仪器的共同基础。近年来随着科学技术的发展,尤其是微电子技术的飞跃进步,将精密机械与精密仪器的精度提高了一个数量级,即由微米级的精度提高到亚微米级,因此作为精度补偿及微调机构的亚微米微位移技术,得到了迅速的发展和广泛地应用。目前亚微米微位移技术日趋成熟,实现亚微米微位移的方法很多,本文着重讨论电磁驱动原理,位移机构设计中的问题以及利用该原理设计研制的亚微米微位移机构的实验结果。 电磁驱动原理     

基于声表面波的微驱动技术的发展

基于声表面波技术近年来在微驱动技术领域快速发展的现状以及声表面波器件在生物、医疗、片上实验室等领域具有广阔应用前景的重要意义,就近几年来声表面波微驱动器的最新应用做了简要总结,介绍了声表面波,包括叉指换能器的结构和声表面波产生原理。着重介绍了声表面波在新型器件方面的多种最新应用,主要包括微流体加热、微流体雾化、微粒集聚/混合、微流体驱动、线性固体驱动以及平面固体驱动等,并分析了目前研究过程中存在的一些技术难点和解决方案。     

行波电渗微流体驱动仿真和实验研究

为了探讨在封闭通道内微流体在行波电渗作用下的流动状态,进行了行波电渗微流体驱动实验及仿真研究。通过对行波电渗微流体驱动原理的分析,建立了行波电渗微流体驱动数学模型。根据微通道内电势分布满足Laplace方程及通道内流体流动满足Navier-Storks方程,并利用建立的边界条件,确定了行波电渗在微通道内电势及电场的分布,通过对电场及流场问题的耦合求解,获得了微通道内行波电渗微流体驱动流场。分析表明,其仿真计算结果与实验结果具有较好的一致性,从而验证了行波电渗微流体驱动理论模型的正确性,为进一步研究和分析行波电渗微泵提供了理论工具和仿真手段。     

基于MEMS技术的微流体混合器及相关技术

介绍了基于MEMS技术的微流体混合器及相关技术,给出了各种微流体混合器的结构、原理和特点,同时对微管道中流体混合的仿真、实验技术以及微管道中微量流体混合程度的评价方法等作了概述。     

一种新型压电驱动微流体混合器

设计了一种新型的压电驱动微流体混合器(micromixer)，采用计算流体力学(CFD)的方法对其性能进行了仿真研究。结果显示，该混合器可在很大程度上提高微量流体的混合效率，在雷诺数为16、悬臂梁振动频率为200Hz时，充分混合两微量流体仅需0．158，对应的最小混合长度仅为0．9mm，这基本可以满足目前大多数微流体系统应用的需要。     

压电基片上集成微通道数字微流体微混合器研究

微流体在压电基片上输运往往偏离声表面波传播方向,尤其是当压电基片表面疏水层不很均匀时,给微流体诸如混合等操作带来不便。在1280旋转Y切割X传播方向的LiNbO3基片上研制了集成有聚二甲基硅氧烷为材料T型微通道的微混合器,压电基片上采用光刻工艺制作相互垂直叉指换能器及反射栅。待混合的两微流体采用微量进样器分别进样到声路径微通道中,依次在两叉指换能器上加RF电信号,它激发的声表面波驱动其声路径上微通道中的微流体沿微通道输运、合并,并快速混合。对2μl水-2μl蓝色染料微流体和2μl甘油-2μl蓝色染料微流体进行混合实验,结果表明,声表面波的作用可以提高微通道中微流体的混合速度,且混合程度更高。     

微小型高压力流体电磁控制阀

用于航空航天领域微流量控制系统中的微小型阀,需要具有耐高压、低泄漏、高频响和高控制精度等综合性能。本文提出了一种可控高压力微流体的常闭微小型阀的设计方案用于满足该系统需要,其特点在于采用以较小的致动力控制较高的流体压力的结构原理,并以弹性材料薄膜作为阀芯的支承结构件同时作为密封件。该阀由其本体结构和外置致动器两部分构成,其本体结构的设计在制作工艺上适合进一步的微小型化,外置致动器的设计具有较大灵活性。初步研制了采用电磁致动的小型常闭阀样机既可控气体又可控液体的特性。实验测试其工作压力范围为0～5atm,阀的驱动响应时间小于5ms,流量控制分辨率达到9μL／pulse,无泄露。     

电动微流体数值模拟研究进展

针对微流体的研究现状,介绍了微流体的驱动与控制原理,将其分为电动控制技术和非电动控制技术。然后,分析了电动微流体的控制模型及数值模拟方法的类型,重点介绍了基于宏观方程的连续介质力学法、基于介观模拟的格子Boltzmann方法、基于微观运动的分子动力学方法和多种方法耦合的多尺度模拟等方法的原理、分类和特点以及在电动微流体研究中的应用现状。结合2D和3D微通道内流体参数、电场参数等的模拟结果,阐述了以上几种数值模拟方法的优缺点,指出了电动微流体数值模拟技术的发展方向和研究重点,对于微流体的理论研究和微流控器件的优化设计具有一定指导意义。     

正交块循环矩阵在多路寻址液晶驱动中的应用

传统的多路寻址液晶驱动矩阵电路设计规模与矩阵阶数平方成正比。研究表明:由正交块循环矩阵构造出的多路寻址驱动矩阵的实现复杂度由原来的与矩阵的阶数平方成正比下降为与矩阵的阶数成正比。分析正交块循环矩阵特性后,介绍了基于类单位矩阵的系统化构造正交块循环矩阵的方法。在多行(COMMON)快速帧频响应的多路寻址液晶驱动设计中采用正交块循环矩阵可大大降低实现成本。     

一种低功耗的PDP驱动波形设计

介绍了一种新型的三电极表面放电型等离子体的驱动方法,与传统驱动方法相比较,可以减少所用电源的个数,降低所需电源的电压.     

Fatigue driving detection based on Haar feature and extreme learning machine

As the significant branch of intelligent vehicle networking technology, the intelligent fatigue driving detection technology has been introduced into the paper in order to recognize the fatigue state of the vehicle driver and avoid the traffic accident. The disadvantages of the traditional fatigue driving detection method have been pointed out when we study on the traditional eye tracking technology and traditional artificial neural networks. On the basis of the image topological analysis technology, Haar like features and extreme learning machine algorithm, a new detection method of the intelligent fatigue driving has been proposed in the paper. Besides, the detailed algorithm and realization scheme of the intelligent fatigue driving detection have been put forward as well. Finally, by comparing the results of the simulation experiments, the new method has been verified to have a better robustness, efficiency and accuracy in monitoring and tracking the drivers’ fatigue driving by using the human eye tracking technology.     

ULSI中的铜互连线RC延迟

随着ULSI向深亚微米特征尺寸发展，互连引线成为ULSI向更高性能发展的主要限制因素。由互连引线引起的串扰噪音及RC延迟限制了ULSI的频率性能的提高，同时考虑到电迁移和功率损耗，人们开始寻找新的互连材料；低电阻率的铜互连材料和低介电常数介质的结合可以有效地发送互连线的性能，主要讨论了互连延迟的重要性以及发送和计算延迟的方法。     

基于DDS的超声电机驱动电源

传统的行波超声电机驱动电源通常只能固定相位差调频率或固定频率调相位差，不能全面的满足行波超声电机控制的要求。文章提出了一种新的方案，这种新的超声电机驱动电源，能产生两相可调频率，可调相位差及幅度的正弦信号。运用作者新的方案，解决了以往超声电机驱动电源只能调电压和调频率的缺点，而同时运用三种手段对超声电机进行调整，使各种型号的超声电机都能调整到一个良好的工作状态，从而提供对超声电机进行精确控制的基础。     

深亚微米集成电路的快速时域仿真技术

随着深亚微米集成电路技术的发展，集成电路的规模越来越大，工作频率越来越高，并正朝着系统集成的方向发展，因而在模拟速度，模拟精度和可模拟的电路规模等各个方面对电路仿真技术提出了新的要求。近年来，各种新的电路仿真方法和仿真系统用相继脱颖百出，并将取代那些传统的，已经无法适应深亚微米技术发展的电路仿真器。     

TN-LCD的数字信号驱动方法

提出了用数字信号取代多电平信号驱动TN-LCD的方法,利用数字信号相位差和占空比的不同,实现行(COMMON)和列(SEGMENT)信号电压差均方根值差异而达到显示图形的效果。文中首先构造了数字单行扫描模式,但其对显示对比度影响较大;进而借鉴了多路寻址液晶驱动的原理,构造出数字两行扫描模式改善了显示对比度;最后得到的数字两行扫描模式的TN-LCD驱动方法具有无静态功耗、驱动能力强、成本低、实现灵活等优点。低于16行LCD应用条件下其显示对比度已接近传统方法。通过FPGA和流片试验,结果证明此方法是可实现的。实际观察到的显示对比度和静态工作电流已达到预期目标。     

阶梯电压驱动场致发光器件的电路设计

阐述了阶梯状电压驱动方式的具体原理及其硬件实现电路,同传统的方波电压驱动原理相比较,使用阶梯状电压驱动方式可以使场致发光显示器件的耗能降低到传统方式的75%,最后介绍了阶梯状电压驱动方式的硬件电路设计。     

Electroluminescence Gray Scale Display Driving Method and Circuit

The increasing use of color terminals for personal computers has raised a demand for video graphic adapter（VGA）-format panel displays. Since only monochrome（ZnS ： Mn） electroluminescence（EL） displays of suitable size and speed are available, lack of colors has to be replaced by grayscale in the first place. There are two basic driving methods to achieve grayscale in thin-film EL displays： pulse amplitude modulation（PAM） method and pulse width modulation（PWM） method. But there are serious disadvantages of the two traditional methods. For the former method, the high voltage PAM ICs are too expensive to produce the grayscale EL display in bulks and the driver integrated circuit（IC） is complex. Though the PWM method has good grayscale display quality, the hardware implementation is too complex. A new driving method with which the width and the amplitude of the pulse can be modulated and simultaneously the challenge can be solved efficaciously is presented.     

Detecting air travel to survey passengers on a worldwide scale

Market research in the transportation sector is often based on traditional surveys, such as travel diaries, which have well-documented shortcomings and biases. The advent of mobile and wireless technologies enables new methods of investigation of passengers’ behaviour that can eventually provide original insights into mobility studies. Because these technologies can capture travellers’ experience in context and real time, they pave the road for new survey methods. In this article, we demonstrate that mobile phones can recognise air travel with a light algorithm that scans their connectivity to cellular networks. The originality of our method is that it does not rely on any Global Positioning System-like location information and runs on a large variety of mobile phones. It detects flights on a worldwide scale and asks travellers to report on their travel experiences as they occur, eliminating the recall bias of traditional solutions. Once the system detects a journey, it triggers a flight satisfaction questionnaire that sends answers to a centralised server. This approach respects the traveller's privacy and proved a 97% success rate in detecting flights in a 12-months study involving six travellers who boarded on 76 planes.