TMAH腐蚀液制作硅微结构的研究

通过各向异性腐蚀硅微结构工艺,研究了四甲基氢氧化铵(TMAH)腐蚀液的特性,包括硅(100)晶面腐蚀速率与TAMH溶液浓度、温度、pH值以及过硫酸铵添加剂的关系,并采用原子力显微镜研究了不同腐蚀条件下硅的表面形貌,研究表明:随TMAH溶液的浓度的降低和腐蚀温度的提高,腐蚀速率提高,硅腔的表面粗糙度增大;过硫酸铵添加剂明显改善了硅微腔的表面平整度.本研究所确定的最佳腐蚀工艺条件为:溶液中TMAH浓度为25%,过硫酸铵添加剂浓度为3%,腐蚀温度80℃.在此工艺条件下腐蚀出了深度为230 μm、表面粗糙度小于50 nm的硅微腔.     

新型摇摆质量微陀螺的设计与制作(英文)

首先介绍了两种结构完全对称的高灵敏度的摇摆质量陀螺.设计并制作了一种对角驱动的新型摇摆质量微陀螺.利用硅的各向异性湿法腐蚀等MEMS体加工技术,简化了该微陀螺的制作工艺.该微结构的对称性、一致性和加工精度有很大改善,尤其是振动梁、激励部件和敏感部件等关键部件.详细阐述了该微陀螺的工作原理和结构设计,完成了微陀螺关键部件的制作和样机组装.利用NF公司的FRA 5087频率响应分析仪测试了样机大气下的振动模态,其中驱动频率为5.563 2 kHz,检测频率为5.553 4 kHz,频差为9.8 Hz,小于0.2%.利用频谱分析的方法测试了样机的哥氏力.测试结果表明这种摇摆质量微陀螺的设计与制作方法是可行的.     

杯形波动陀螺的振动仿真分析和试验

针对一种基于压电激励方式的杯形波动陀螺谐振子,进行理论分析并采用有限元软件,得到了谐振子在工作模态下的轴向与周向振幅分布特性,通过给出挠度函数重点分析了谐振子的径向振幅计算问题;最后对25 mm的杯形波动陀螺谐振子样机进行了试验验证。研究结果表明将谐振子沿轴向的振幅变化作线性处理是合适的,由仿真分析引出的幅值计算函数适用于实际情况分析,同时也为杯形波动陀螺谐振子的参数化建模及结构优化设计提供了依据。     

并联机构位形空间的拓扑结构研究

采用微分拓扑和微分流形为数学工具,分析了并联机构位形空间的拓扑结构特点,阐述了位形空间奇异点与拓扑结构的关系,并以典型的平面和空间并联机构为例进行了具体地分析。     

叉指式微硅加速度计的参数化设计

详细阐述了微硅加速度计的原理,根据材料力学以及结构动力学原理,分析了叉指式驱动/检测结构的动力学模型,推导了等效质量、等效阻尼、等效刚度等关键参数模型,分析了灵敏度、横向干扰等和结构参数的关系,为微硅加速度计的优化设计与改进提供了理论指导,实现了最优化设计和仿真.     

并联机构的奇异与冗余

分析并联机构的奇异位形对机构精度、刚度的影响 ,提出了采用机构冗余来减小和消除奇异位形的影响的方法 ,并分析几种冗余的方法及其效果。     

用于旋转物体状态监测的新型传感器

本文提出了一种用于旋转物体状态监测的新型传感器，介绍了其原理与组成，并对其特性进行了测试，结果表明：该传感器具有较高的可靠性和较强的抗干扰能力。     

电容式MEMS器件模态频率的电学测试方法研究

针对电容式MEMS器件,提出了一种基于调制解调原理的模态频率测试方法,详细介绍了该测试方法的测试原理和测试系统的组成。利用Ansys对某插齿式微加速度计进行了模态仿真分析,分析得到的模态频率为3 941 Hz,利用该测试方法对该微加速度计进行模态频率测试,得到的测试结果为3 440Hz。仿真与测试得到的结果接近,验证了该测试方法的有效性,产生偏差的主要原因可能是制造过程中的加工误差。     

基于多传感器的刀具状态监测系统

以铣削加工为对象,研究了多刃切削加工过程的刀具状态监测问题,从系统的角度分析了刀具状态的多传感器监测原理,并以此为依据确定了采用声发射（ＡＥ）传感器和动态切削力传感器可有效地监测加工过程。文中提出了一种多传感器信号的特征提取方法,该方法利用偏最小二乘法计算样本矩阵的本征值,根据置信因子确定特征维数。为验证该方法的有效性,建立了一个铣削加工实验系统,实验结果表明,该方法可在多种切削条件下获得较高的识别率。     

面向蜂巢式微机电陀螺模态交换工作模式的卡尔曼滤波

该文对模态交换工作模式下的蜂巢式微机电陀螺进行了噪声成分分析,并建立了噪声模型。提出采用卡尔曼滤波降低陀螺输出白噪声的方法,从而提升陀螺的静态性能,该方法可用于惯性寻北。实验结果表明,经滤波后陀螺输出在采样时间1 s下与未滤波前的平滑时间100 s下的陀螺输出噪声水平相当。陀螺输出白噪声幅值降低,从而缩短寻北时间。实际应用中,最短寻北时间可由卡尔曼滤波初值收敛后的时间进行标定。