磁扭转微镜光学电流互感器设计

设计了一种复合结构磁扭转微镜光学电流互感器 (OCT),采用光强度归一化数据处理技术, 消除了强度型OCT受环境变化和光源波动等的影响,得到了线性度很好的传感器 响应曲线。通过 耦合效率与微镜扭转角度仿真曲线,获得准直器端面与微镜的距离的合适值。检测电路采用 双光纤准直器光检测技术,实现电流-光强度的传感检测。接收光信号处理后,对 50Hz交变 电流的测试实验结果表明,在5～50A电流范围内,当光源光强度下 降3dB和光纤衰减器 变化3dB的情况下,传感器输出信号响应灵敏度均保持为0.034/A, 并且基本不随被测电 流变化影响,输出响应非线性误差小于±1%,获得良好的输出线性响应曲线。     

一种基于磁扭转的微镜电流传感器力学特性分析

提出一种通过扭转引起光强变化来检测电流的磁敏传感器结构,包括扭转微镜结构和光检测部分。分析了传感器的磁敏原理和力学理论,根据结构设计综合考虑给出了传感核心部件的结构参数,通过仿真获得不同电流下扭转力矩与扭转角度、各结构参数的关系曲线,最后通过实验验证了分析的干扰信号的合理性,所要测量的交变电流信号跟测得的光强信号成正比,表明该电流传感器具有一定的实际应用价值。     

三层平板静电驱动MEMS微镜

驱动电压过高是MEMS微镜需要解决的重点问题。根据平板静电驱动器原理,设计了一种新型三层电极平板结构的静电驱动MEMS微镜,分析了此微镜系统的静态特性和动态特性。此微镜系统的设计驱动电压为6.3V,动态响应时间达到1.2ms。     

光纤MEMS低频声传感特性研究

光纤微机械电子系统(MEMS)传感器是MEMS微加工技术与微光学技术相结合发展的新型传感器,具有微型化、强抗电磁干扰、易集成、易阵列化、低成本、高可靠性等优点。针对低频声场测量需要,研究了光纤MEMS测声理论,建立了法布里-珀罗(F-P)干涉测声的理论模型,设计并制作了光纤MEMS低频声传感器样品。实测表明,光纤MEMS性能可满足对4~5 000 Hz频段对声波的高灵敏测量。     

MEMS微继电器及其关键问题研究现状

通讯等应用领域微型化的需求和微机械加工技术的进步推动了基于微机电系统(MEMS)技术的微继电器的快速发展。介绍了国外MEMS微继电器的研究现状,分析了不同类型MEMS微继电器的特点,讨论了MEMS微继电器的基本结构特征和关键问题,并分析了MEMS微继电器的发展趋势和面临的挑战。     

石英MEMS陀螺的结构特性分析

介绍了石英微机电系统(MEMS)陀螺的工作原理及敏感芯片的音叉结构特点,采用有限元法分析了敏感芯片的结构特性,并对结构进行优化。利用石英晶体的压电效应,设计了合理的电极布局,并结合敏感芯片结构特点介绍了其微机械加工工艺。通过结构优化和合理的电极布局,提高了石英MEMS陀螺的性能。     

MEMS微电磁驱动器的分段磁路模型及实验研究

介绍了一种MEMS电磁微驱动器.基于分段磁路的网络方程法,针对微电磁驱动器所采用的平面线圈的结构特点,建立了平面线圈微驱动器的非线性磁路模型.实验结果表明,考虑线圈绕组半径不同而产生的磁动势分布效应可以为平面线圈型微驱动器建立可靠的模型.采用硅微细加工技术和微电铸技术成功地制作出了这种微驱动器,并对器件的性能进行了测试,测试结果表明,该模型能很好地计算驱动器的电磁力.     

新型MEMS可变光衰减器的微磁执行器

探讨了新型可变光衰减器－光纤横向偏移型MEMS可变光衰减器的微磁驱动方式，从理论上分析了微磁执行器设计时应遵从的原理，讨论和设计了微磁执行器的各个参数，新开发了结合使用正胶（AZ－4000系列）和负胶（SU－8系列）的UV－LIGA工艺：在制作了光纤定位槽的基片上溅射Cr/Cu作为电镀种子层，涂布正胶，紫外光刻得到电镀模具，电镀Cu和FeNi分别得到线圈的下层、中层和上层以及铁芯；在完成下层和中层后，分别进行一次负胶工艺以形成电绝缘层和后续结构的支撑平台，即涂布负胶覆盖较下层结构，光刻开出了通往较上一层的通道并使SU－8聚合、交联以满足性能要求。并运用该工艺实现了微磁执行器。     

MEMS微弹簧力学特性分析

基于微机电系统(MEMS)工艺,设计并加工了一种"L"型微弹簧。根据经典材料力学理论进行的分析表明,在微弹簧竖直方向所受10mN力的作用下,微弹簧内部最大应力为88.75MPa,且最大应力位于连接处。有限元仿真表明在同等条件下,微弹簧的最大应力为89.326 MPa,与理论分析吻合。采用Tytron250拉伸实验机进行微弹簧拉伸实验,"L"型微弹簧的断裂位置位于连接处,实验结果验证了理论分析和仿真的正确性。在此基础上,提出增大微弹簧连接处的宽度是提高微弹簧作用可靠性的一条有效途径。     

一种新型MEMS电磁继电器的研究

介绍了一种MEMS电磁驱动微继电器,这种继电器体积小、易于集成.它采用双层1 mm×1 mm平面线圈和吸合式坡莫合金悬臂梁结构,层间用聚酰亚胺作绝缘材料.文中介绍了器件的工作原理,建立了磁路的仿真模型,据此计算确定了气隙宽度和悬臂梁厚度.采用表面微加工和微电铸工艺制作了器件.     

基于MEMS静电微镜驱动器的光纤相位调制器

设计并制作出了一种基于MEMS静电微镜驱动器的光纤相位调制器。MEMS静电驱动器采用垂直梳齿驱动技术,驱动硅微反射镜沿其法线方向的垂直平移运动以实现入射光波的光相位调制。MEMS静电微镜驱动器与光纤准直器耦合构成MEMS光纤相位调制器,避免了拉伸光纤或改变折射率的困难,具有MEMS技术批量制造、低成本等优势。采用MEMS工艺成功制作出MEMS光纤相位调制器,并实现Michelson光纤干涉仪。利用ASE宽带光源对光纤相位调制器的静态调制特性进行测试,采用Michelson光纤干涉仪对光纤相位调制器的动态调制特性进行测试,结果表明,MEMS光纤相位调制器50V偏压实现了1 550nm光波的2π相位调制,当器件谐振频率为7.15kHz以及交、直流电压幅值分别为12.5V时,响应幅值可达6.8μm,可以实现多个2π的相位的正弦调制。     

微机电光学电流传感器的设计

提出了一种检测50Hz交流电的微机电光学电流传感器。通过电磁学、微机电与光学方法说明了传感器的敏感原理与光学转换原理,结合工艺条件给出了器件的设计要求,并利用matlab软件模拟分析了传感器的仿真测试结果。计算表明,器件可以测试1~7.2kA的交流电,大电流下的灵敏度可达到0.01dB/A以上。     

基于旋转折变型长周期光纤光栅对的高分辨率扭曲传感器

报道了一种基于光纤环形激光器和旋转折变型长周期光纤光栅(R-LPFG)对的高分辨率扭曲传感器。激光器的环形腔中包含由一对相同R-LPFG)形成的Mach-Zehnder干涉仪(MZI)。R-LPFG是利用CO2激光器在扭曲单模光纤(SMF)上写入的,通过激光器输出波长的漂移量及漂移方向可以实现对施加在MZI上的扭曲量和扭曲方向的同时测量。由于激光器的输出具有线宽窄和对比度高的优点,因此本文的扭曲传感器比普通的无源扭曲传感器测量更加精确。该扭曲传感器在±100rad/m范围内的灵敏度为0.084nm/(rad/m);当光谱仪(OSA)的分辨率为10pm时,传感器的扭曲分辨率可达0.12rad/m。     

基于谐振原理的RF MEMS滤波器的研制

采用与IC工艺兼容的硅表面MEMS加工技术,以碳化硅材料作为结构材料,研制出一种新型的基于谐振原理工作的RF MEMS滤波器。详细介绍了器件的工作原理、制备方法、测试技术和结果,并对测试结果做出分析。该RF MEMS滤波器由弹性耦合梁连接两个结构尺寸和谐振频率完全相同的MEMS双端固支梁谐振器构成,MEMS谐振器的结构决定了滤波器的中心频率,弹性耦合梁的刚度决定了滤波器的带宽。在大气环境下测试器件的频响特性,得到中心工作频率为41.5MHz,带宽为3.5MHz,品质因数Q为11.8。     

基于场效应管的光电式电流传感器

提出一种新型光电式电流传感器。利用电流取样电阻将被测电流转换为电压,并利用场效应管(FET)的转移特性和发光二极管(LED)将被测电流信号转换为光强度信号,再将光信号由塑料光纤(POF)传输到光电探测器(PD),可以实现直流电流(DC)、方波脉冲电流(PC)以及工频交流电流(AC)的光学传感。综合利用FET的转移特性和PD的开路电压,并合理选择FET的静态工作点,可以实现DC的线性传感。在0.03～17.00A范围内,DC测量的非线性误差低于0.44%;方波脉冲电流响应的延迟时间约为160ns。本文提出的传感器具有响应速度快、结构简单、成本低和可实现绝缘测量等优点。     

新型MEMS光学电流传感器的设计

提出了一种用于检测50 Hz高压交流电的新型MEMS光学电流传感器.详细介绍了器件的敏感与光学检测原理,给出了器件结构、温度补偿、滤波和工艺的设计过程,并模拟分析了器件在交流电100～3 600 A下的性能.结果表明:滤波后可得到稳定的测量光信号;温度变化±50 K时相应的测试误差为0.2%;器件在大电流下的灵敏度优于0.02 dB/A.     

A novel symmetrical microwave power sensor based on MEMS technology

A novel symmetrical microwave power sensor based on MEMS technology is presented. In this power sensor, the left section inputs the microwave power, while the right section inputs the DC power. Because of its symmetrical structure, this power sensor provides more accurate microwave power measurement capability without mismatch uncertainty and temperature drift. The loss caused by the microwave signal is simulated in this power sensor. This power sensor is designed and fabricated using GaAs MMIC technology. And it is measured in the frequency range up to 20 GHz with an input power in the 0-80 mW range. Over the 80 mW dynamic range, the sensitivity can achieve about 0.2 mV/mW. The difference between the input power in the two sections is below 0.1% for an equal output voltage. In short, the key aspect of this power sensor is that the microwave power measurement is replaced with a DC power measurement.     

基于MEMS技术的微型电场传感器设计与仿真

报道了一种新型的基于MEMS技术的微型电场传感器。该传感器采用半导体微加工工艺制备 ,具有体积小、重量轻、功耗低等优点。阐述了传感器的工作原理 ,描述了设计方案 ,介绍了计算机模拟仿真结果     

一种基于MEMS芯片的新型地面大气电场传感器

该文基于MEMS电场敏感芯片,研制出了一种新型的地面大气电场传感器,解决了现有场磨式电场仪易磨损、功耗大、故障率高等问题。敏感芯片采用SOIMUMPS加工工艺制备,其芯片面积仅为5.5 mm5.5 mm。该文提出了传感器敏感芯片的弱信号检测方法,设计出了满足环境适应性的传感器整体结构方案,并建立了传感器的灵敏度分析模型。对电场传感器进行测试,测量范围为-50 kV/m~50 kV/m,总不确定度为0.67%,分辨力达到10 V/m,功耗仅为0.62 W。外场试验结果表明,MEMS地面大气电场传感器在晴天和雷暴天的电场探测结果,与Campbell公司场磨式电场仪探测结果都有较好的一致性,说明该传感器能满足预测雷暴要求,实现雷电监测和预警功能。