一种微机械陀螺自激驱动方式的电学模拟

为提高微机械陀螺的检测精度，稳定驱动振动速度幅度，提出了微机械陀螺的自激驱动方式，它能够使驱动振动自动稳定在驱动模态的固有频率上振动，以及保持恒定的驱动振动速度幅度。根据自激驱动电路原理，建立了驱动动力学方程的等效电路模型，用PSPICE软件对电路的工作状况进行了模拟，模拟结果验证了该方法切实可行。     

球销类零件自动化无损检测系统设计

为了对大批量球销表面质量进行检测,开发了球销类零件自动化无损检测系统。这里介绐了系统的工作原理并阐明了探头机构、气动控制部分和系统硬软件等的设计。实验表明该系统是有效的。     

反馈补偿对高Q值加速度计动态性能的影响

高Q值MEMS电容式加速度计因具有很小的机械噪声,满足于高精度测量的需要,但欠阻尼的传感器系统动态性能较差,因此需要在闭环检测电路中通过补偿反馈模块施加电学阻尼,以降低系统Q值,改善系统的动态响应。首先通过MATLAB/SIMULINK仿真建立了带有延时的系统模型,进一步结合实际PCB板的测量,分析了不同反馈补偿参数下的阶跃响应和幅频响应曲线。实验结果表明,合适的反馈补偿参数能有效地降低系统Q值,改善动态响应。最后得出了该电容式加速度计在闭环系统下的较优比例微分参数的选择策略。     

横向电磁式振动能量采集器的设计与制作

基于微机电系统(MEMS)设计了一种结构新颖的横向电磁式振动能量采集器,用于把周围环境中振动的机械能转化为电能.该能量采集器主要由两块长方形永磁体、螺旋铜线圈、质量块-弹性梁振动系统及衬底等构成.选用有限元分析软件对器件结构参数进行了仿真分析与优化,并利用电镀技术制作螺旋铜线圈,KOH湿法腐蚀和深反应离子刻蚀(DRIE)技术制作质量块-弹性梁振动系统,然后与永磁体一起组成了体积大约为100 mm3的能量采集器样机.对制作好的电磁式振动能量采集器样机的振动特性测试表明:质量块-弹性梁振动系统的一阶固有频率为241 Hz;在频率为241 Hz、加速度为2.8 ms-2的外界振动激励下,负载两端产生的交流电压峰峰值为9.2 mV.另外调节质量块和弹性梁的参数,还可以得到不同固有频率的能量采集器.该能量采集器实现了从机械能到电能的转化,对无线传感器件的发展和应用很有意义.     

基于PI衬底的柔性MEMS电容式触觉力传感器设计与制作

论述了一种可应用于机器人或医学修补技术的触觉传感器及其在旋涂的柔性聚酰亚胺衬底的新制作方法.该传感器是由多层无机和有机薄膜组成的柔性薄膜结构.结合传感器结构特点及各结构层材料的加工性能,进行工艺优化整合.尤其首次在载体硅片与PI衬底之间引进PDMS分离层,使得柔性器件的分离工艺大大简化.最后得到一种简单、低廉且与常规MEMS技术兼容的工艺.所制的传感器结构轻薄,可挠性好,且能贴附在任意形状的物体表面同时实现法向力和切向力的测量.     

微型机械设计中某些理论问题的探讨

本文阐述了在设计方面微型机械不同于传统机械的一些应该注意的关键问题，包括微尺寸效应问题，微摩擦问题，微机械寿命问题以及微能源供给问题，然后提出了微电机和微系统的设计理论和设计方法，最后讨论了虚拟现实VR技术在微型机械MEMS设计中的应用。     

梳齿的不平行对电容式微机械传感器可靠工作范围的影响

分析了梳齿电容式传感器梳齿极板间的不平行在三种电容驱动下，对传感器的可靠性工作范围的影响。结果表明梳齿电容在同样的电压驱动下，当电容极板间的倾斜角由0.1度变到0.5度时，单边电容结构和双边电容结构的可靠工作范围分别变为电容极板完全平行时的0.45、0.56。对力平衡的双边梳齿电容结构，当倾斜角由0.1o变到0.15o时，可靠工作范围分别变为原来的0.925。并针对DRIE工艺刻蚀梳齿的原理，讨论了改进方法。     

基于柔性MEMS皮肤技术温度传感器阵列的研究

采用MEMS皮肤技术,在聚酰亚胺柔性衬底上成功研制出8×8阵列铂薄膜热敏电阻温度传感器。实验采用热氧化硅片为机械载体,以便于旋涂液态聚酰亚胺柔性衬底上器件的加工。最后用湿法腐蚀方法将柔性器件从载体上释放下来。试验表明聚酰亚胺衬底上的铂薄膜热敏电阻与温度的变化具有良好的线性,其电阻温度系数达0.0023/℃。与固态聚酰亚胺膜衬底相比,采用旋涂液态聚酰亚胺解决了制备中遇到的两大主要困难:其一,消除了涂聚酰亚胺衬底与载体界面之间的气泡,聚酰亚胺衬底表面能保持良好平整度;其二,制备过程中由于热循环而使柔性衬底产生的热膨胀明显减小。这种柔性温度传感器阵列易贴于高曲率物体表面以探测小面积温度场分布。     

一种硅四层键合的高对称电容式加速度传感器

提出了一种利用体微机械加工技术制作的硅四层键合高对称电容式加速度传感器.采用硅/硅直接键合技术实现中间对称梁质量块结构的制作,然后采用硼硅玻璃软化键合方法完成上、下电极的键合.在完成整体结构圆片级真空封装的同时,通过引线腔结构方便地实现了中间电极的引线.传感器芯片大小为6.8mm×5.6mm×1.68mm,其中敏感质量块尺寸为3.2mm×3.2mm×0.84mm.对封装的传感器性能进行了初步测试,结果表明制作的传感器漏率小于0.1×10-9cm3/s,灵敏度约为6pF/g,品质因子为35,谐振频率为489Hz.     

力反馈微加速度计的准静态和阶跃响应模型

对于微机械电容式加速度计,为了检测微小电容变化,必须引入交直流电压驱动信号,然而该静电力的存在显著影响传感器的最大可靠工作范围。对准静态惯性信号和阶跃惯性信号,深入研究了力反馈加速度计的可靠工作范围,建立了不同偏压配置的驱动信号对引起吸合失效的临界加速度信号的影响模型。研究结果表明静电力对阶跃信号的影响要比准静态信号大,动态工作条件下所能承受的最大阶跃加速度信号比准静态信号要小一个数量因子。对于双边驱动的力反馈加速度计,正正偏压配置或正负偏压配置可以最大程度地减小驱动信号引起的传感器吸合失效,从而增大可靠工作范围;而负负偏压配置或负正偏压配置增大了驱动信号效应,从而大大减小了可靠工作范围。