微机械加速度传感器及应用

叙述了各种微机械加速度传感器的工作原理、特点、研究现状及发展趋势。     

金刚石半球谐振微陀螺的结构设计与制备方法

提出了一种新的金刚石半球微陀螺结构,应用Comsol有限元分析软件建立了该振动结构的有限元模型,分别进行了模态分析、谐响应分析仿真.模态分析仿真结果表明:该结构工作模态的频差为76 Hz,工作模态与寄生模态固有频率最小差值为37045 Hz;谐响应分析表明,在0°方向上陀螺工作模态的振动频率为26593 Hz,最大位移...     

基于MEMS惯性传感器的行人导航轨迹复现研究

针对目前行人导航对精度的需求,提出了基于微机电系统(MEMS)惯性传感器的行人导航系统.系统置于行人脚面,导航算法依据传统捷联惯性导航,采取基于卡尔曼滤波的补偿累积误差算法和零速检测方法,采用三条件判断法,即传感器三轴的总加速度、总加速度方差和总角速度的三条件满足判断方式,解决了行人导航步行过程中累积的误差补偿与校准.分别以圆形路线和矩形路线验证导航算法的适用性和准确性,对比分析实验结果表明:误差结果控制在5%以内,满足导航要求.     

MEMS振动传感器信号检测电路设计与实现

分析了电容检测电路原理,优化设计了C/V模块电路、接口电路和零偏及标度因数补偿电路,并搭建电路以及联合微机械差分电容结构进行了集成测试.经过测试验证,设计的微机电系统(MEMS)振动传感器信号检测电路对微弱电容具有较好的检测放大作用,并具有较强的接口适应性和防护能力.     

一种扭转谐振式MEMS电场传感器

提出了一种基于微机电系统(MEMS)的扭转谐振式电场传感器。该微型电场传感器的感应电极与屏蔽电极采用共面叉指结构,首次采用扭转谐振的工作方式,显著提高了微型电场传感器的灵敏度。介绍了传感器的工作原理、结构设计、有限元仿真及实验。实验结果表明:在0～50 kV/m电场范围内,该传感器的线性度为0. 14%,3个往返行程的总不确定度优于0. 43%。在增益电阻为100 MΩ的情况下,传感器灵敏度达到4. 55 mV/(kV/m),相对已有传感器灵敏度提高了1个数量级。     

小量程MEMS电容式压力传感器的研究与发展

介绍了电容式传感器在小量程压力测量领域的优势和目前研制小量程MEMS电容式压力传感器的技术难点。从实现MEMS电容式传感器小量程压力测量的不同方法出发,详细论述了国内外的研究成果、关键技术及应用情况。最后分析总结了小量程MEMS电容式压力传感器的发展方向与挑战。     

微机电系统技术的实际应用--微型仪器

1 微机电系统 一般说来,微机电系统(micro electronic mechanical system,MEMS)是指可以用微电子等批量加工工艺制造的集微机械与微电子等部件于一体的部件或结构,它可以分成多个独立的功能单元,输入的物理或化学信号由传感器转换为电信号,经过信号处理后,通过执行器与外界作用.我们习惯上把含有光学部件的装置也包括在MEMS内.这些部件结构单独或集成在一起, 可以在微观层次感受、控制和作动物体,并产生类似宏观的作用效果.     

基于MEMS技术的低g值微惯性开关的设计与制作

惯性开关是一种感受惯性加速度,执行开关机械动作的精密惯性装置.选用典型的"弹簧-质量-阻尼"结构,研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值(1gn～30gn)微惯性开关.惯性敏感单元由一个方形质量块和支撑它的两根螺旋梁组成,采用ANSYS有限元软件对其进行了仿真分析.采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装技术,包括KOH腐蚀...     

平面线圈型MEMS微电磁驱动器的理论分析与实验研究

介绍了一种平面线圈型电磁驱动的MEMS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,比较了考虑磁动势的分布效应和传统的集总处理两种方法所建立的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分布效应可以为平面线圈型微驱动器建立可靠的模型,便于定量分析微驱动器结构物理参数对于磁通分布和电磁力的影响,从而为进一步优化设计该微电磁驱动器提供了理论分析依据.     

石英微机械惯性传感器的加工技术

本文讨论了石英微机械陀螺的基本结构和工作原理，叙述了用于石英加工的化学各向异性刻蚀机理，给出了石英音叉传感器的加工方法，提供了我们研制的石英微机械陀螺的试验结果。     

微惯性测量组合系统的设计

介绍了一种微惯性测量组合(MIMU)系统的设计方法。该系统由电源模块、数据采集模块和数据处理模块组成。数据采集模块用16位高精度AD和浮点放大器采集MIMU输出信号;数据处理模块采用高速单片机和嵌入式计算机进行数据处理。还介绍了数据采集的软件设计。该系统结构简单,为捷联系统的小型化提供了一种新的思路。经实际应用表明:该系统合理可行。     

基于ARMA的微惯性传感器随机误差建模方法

针对微惯性传感器随机误差建模效果不理想,影响微惯性组合导航系统性能的问题,提出了采用自回归滑动平均(ARMA)对微惯性传感器随机误差进行建模的方法。通过对随机误差模型应用于微惯性器件误差建模的深入分析,将Yule-Walker方程引入线性预测问题中,实现AR功率谱密度的估计,建立了基于随机过程有理功率谱密度的ARMA模型建立方法,并给出了ARMA建模准确性的LDA验证准则。通过微惯性传感器实测数据,对随机误差建模方法进行了有效性验证。该方法为微惯性器件的随机误差建模和分析提供了一种新的途径。     

二维微载荷传感器的设计与分析

设计了一种二维微载荷传感器。用于仿生粘性材料的力学性能测试,也可用于一般的摩擦试验。利用应力集中原则对平行梁弹性体局部削弱,结合材料力学理论和有限元软件ANSYS对弹性体进行仿真设计。利用ANSYS后处理器中提供的路径映射技术,在弹性体应变最大的区域,确定弹性体应变计的最佳贴片位置。对传感器进行静态标定,得出其静态性能指标,其垂直方向的最大量程为3.0 N,分辨力为0.008 N;水平方向的最大量程为3.5 N,分辨力为0.01 N。     

基于MEMS技术的微电容式加速度传感器的设计

给出了一种基于MEMS技术制作的微电容式加速度传感器的结构及工艺。为了准确地把握这种微电容式加速度传感器的力学和电学特性,仔细地建立了它的力学模型。在此基础上,详细分析了它的动态特性———模态。并用有限元的方法分析和计算了微电容式加速度传感器的加速度与电容信号的非线性输入输出关系,并结合实测参数验证了模型的有效性。最后提出了一种详细的有效的基于MEMS技术的微电容式加速度传感器的结构以及加工工艺流程。基于MEMS技术制作的微电容式加速度传感器具有结构简单、工作可靠和工作范围大的特点。根据这套方法,可以比较方便地设计并加工不同测量要求的加速度计。     

微型氢气传感器的结构设计与仿真分析

基于金属氧化物半导体气体传感器的工作机理,提出了一种微型氢气传感器结构设计。针对几个主要设计参数,利用有限元分析软件ANSYS对这种结构进行了热分析。通过分析和比较,完成了对微型氢气传感器结构的优化设计,并对优化后的传感器进行了瞬态分析。分析结果表明:所设计的传感器结构符合设计要求。     

微气体传感器结构设计和优化

设计了一种新型微气体传感器的电极结构,这种共平面型电极结构消除了加热器产生的磁场对测量信号的干扰。利用铂作为电极材料,SiO2作为隔热层,利用有限元软件分析优化,当SiO2,Si的厚度分别为50,250μm,加热电极的宽度、信号电极的宽度和间距分别为150,15,60μm时,传感器获得的中心温度较高且比较均匀的中心温度分布,有利于传感器整体性能的提高。     

Design and characterization of an integrated multifunction micro sensor

This paper describes the design and characterization of an integrated sensor fabricated on the silicon on insulator wafer by micro electro mechanical systems technology. The integrated sensor is comprised of a tri-axis accelerometer, an absolute pressure sensor and a spreading-resistance temperature (SRT) sensor. The optimal size of the sensor structure, natural frequency and cross interference of these three sensors were simulated and determined by finite element analysis. The accelerometer with the cross structure has high sensitivity, good linearity and high response frequency proved by the static and dynamic experiments. The zero-drift, thermal zero-drift and thermal sensitivity of the accelerometer and absolute pressure sensor were also tested. The arrangement of SRT sensor with the wave structure was designed in detail. The optimal location of the SRT sensor was at the edge of chip to avoid stress interference. The integrated sensor with low cost, low mutual interference, smaller volume and good performance can be applied in mobile device, small military plane without driver and some other situations for environmental monitoring.     

基于Android的微课平台设计与实现

"微课"作为一种新兴的教学模式,较传统教学具有更高的便利性、应用性和针对性。文章围绕教学领域阐述移动学习的背景和意义,提出了微课学习平台的开发设计思路、总体架构和系统功能模块,设计并实现了微课学习平台。测试结果表明,该平台满足了微课移动学习应具备的基本功能。     

方面单元测试框架的设计与实现

缺乏成熟的方面测试和方面冲突检测技术是阻碍面向方面软件编程大规模应用的瓶颈性问题。针对方面单元测试,提出了无需与基模块编织的方面单元的独立测试框架AJUnit。该框架运用Java注释和源码与字节码映射等技术实现编译细节的透明化。基于控制流和数据流分析,AJUnit综合运用随机测试数据生成、相对测试充分性准则的优化和指定路径的测试数据生成等技术实现测试过程的自动化。文中也介绍了以AJUnit为基础的方面单元测试工具的设计和实现。