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应用于电容式MEMS加速度计的高精度检测电路设计

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应用于电容式MEMS加速度计的高精度检测电路设计

作者：代志双湘潭大学

学位级别：硕士

MEMS(Micro-Electro-mechanical System)加速度计广泛的应用于消费电子、智能驾驶、人工制导等领域,使其成为当今研究的重点。电容式MEMS加速度计因其具有结构简单、与CMOS工艺匹配性好以及较好的稳定性等特点,在MEMS加速度计中占据主... 详细信息

MEMS(Micro-Electro-mechanical System)加速度计广泛的应用于消费电子、智能驾驶、人工制导等领域,使其成为当今研究的重点。电容式MEMS加速度计因其具有结构简单、与CMOS工艺匹配性好以及较好的稳定性等特点,在MEMS加速度计中占据主导地位。MEMS加速度计主要由敏感元件与检测电路组成,而检测电路是MEMS加速度计功能实现的核心部分,因此设计出高性能的检测电路至关重要。本文对多种检测电路结构进行了分析,给出了相关性能的对比,在此基础上选择出差动式作为本次检测电路设计的基本结构,并以差动式结构为基础对检测电路系统架构进行了说明。然后从检测电路系统设计角度出发,对检测电路的各子模块进行设计。在前置电路设计时,首先对开关非理想效应以及噪声降低技术进行了说明,在此基础上,设计时在前置电路中结合了相关双采样技术与斩波技术,用于降低噪声对检测精度的影响。通过对前置运放设计指标以及运放噪声的分析,设计出了等效输出噪声约为18.1nV/√Hz@300Hz的低噪声运放。此外,本次设计在前置电路感应电容阵列中采用了电容自适应校准技术,用于提高检测输出有效电压范围。在后端电路—开关电容低通滤波器设计时,首先对几种不同类型的积分器以及模拟低通滤波器设计指标进行了分析,在此基础上实现了开关电容低通滤波器的设计。之后对设计的开关电容低通滤波器进行了优化,优化后的滤波器指标为:通带内衰减为5.31mdB@300Hz,截止频率约为8.18kHz,阻带衰减约为-41.47dB@100kHz,输出噪声为44.8nV/√Hz@300Hz。最后基于CMOS工艺对检测电路进行仿真,5V电源供电下,相关双采样技术与斩波技术的结合使得前置电路输出噪声由209.2nV/√Hz@30kHz降低为55.4nV/√Hz@30kHz。电容自适应校准范围为±80fF,校准精度为±5fF。检测电路在0.0100Hz范围内的输出噪声为1.317μV,线性输出电压范围高于±3V,检测精度略高于74nV/√Hz@300Hz,检测动态范围高于130dB。

关键词： MEMS加速度计检测电路高精度电容自适应校准开关电容低通滤波器

碳纤维表面性质分析及其对复合材料界面性能的影响

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航空材料学报 2010年第3期30卷 43-47页

作者：石峰晖代志双张宝艳北京航空材料研究院北京100095 北京航空航天大学北京100191

研究了T300-3K和T300-6K碳纤维的表面物理和化学特性,并对其与环氧树脂复合材料体系的界面性能进行了测试与分析。结果表明T300-6K碳纤维表面的O/C比和活性碳原子比例均高于T300-3K碳纤维。T300-6K碳纤维表面沟槽深度、宽度和长度均大于... 详细信息

研究了T300-3K和T300-6K碳纤维的表面物理和化学特性,并对其与环氧树脂复合材料体系的界面性能进行了测试与分析。结果表明T300-6K碳纤维表面的O/C比和活性碳原子比例均高于T300-3K碳纤维。T300-6K碳纤维表面沟槽深度、宽度和长度均大于T300-3K碳纤维但表面粗糙度较小。T300-6K碳纤维环氧树脂体系的界面剪切强度与相应的T300-3K体系基本相当。

关键词：碳纤维复合材料界面

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一种适用于反熔丝FPGA的电荷泵电路

微电子学与计算机 2023年第2期40卷 120-125页

作者：马金龙于宗光代志双朱岱寅南京航空航天大学电子信息工程学院雷达与微波光子技术教育部重点实验室江苏南京211106 中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214035

提出了一种适用于反熔丝FPGA的快速启动低功耗的片上电荷泵电路.该电路基于Dickson电荷泵结构,通过高频时钟信号来启动电荷泵,提高启动速度;电荷泵输出稳定后,通过低频时钟信号来维持电荷泵输出,降低电路功耗.通过增加零伏电路实现了高... 详细信息

提出了一种适用于反熔丝FPGA的快速启动低功耗的片上电荷泵电路.该电路基于Dickson电荷泵结构,通过高频时钟信号来启动电荷泵,提高启动速度;电荷泵输出稳定后,通过低频时钟信号来维持电荷泵输出,降低电路功耗.通过增加零伏电路实现了高电压与低电压之间的隔离,解决了反熔丝FPGA对电荷泵不同工作模式下的输出需求.Spectre结果显示,在2.5 V的工作电压下、整体电路全负载的条件下,启动时间13.5μs,稳定输出电压5.43 V,启动电流1.06mA,工作电流184μA.启动时间比参考文献快了36.5μs,相当于3.7倍,功耗仅仅增加了35%.用0.18μm CMOS工艺流片,电路编程成功并且功能正确,结果表明了此结构的可行性和实用性.

关键词：反熔丝FPGA 隔离电路电荷泵快速启动低功耗

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纤维增强复合材料在海洋工程中的应用

中国科技期刊数据库工业A 2022年第6期 101-104页

作者：代志双张晟昊押延宁苑世宁中海油(天津)管道工程技术有限公司天津300452 中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300459

海洋工程是指以开发、利用、保护海洋资源为目的,并且工程主体位于海岸线向海一侧的新建、改建、扩建工程。通常而言,海洋工程主要分为装备设施相关技术以及资源开发相关技术。纤维增强复合材料具有高的比强度、比模量、抗疲劳性能和耐... 详细信息

海洋工程是指以开发、利用、保护海洋资源为目的,并且工程主体位于海岸线向海一侧的新建、改建、扩建工程。通常而言,海洋工程主要分为装备设施相关技术以及资源开发相关技术。纤维增强复合材料具有高的比强度、比模量、抗疲劳性能和耐腐蚀性,日益广泛地应用于海洋工程领域。本文分析了纤维增强复合材料在海洋油气开发管缆、船舶工程和海上风电中的应用情况,助力我国海洋资源的开发、利用和建设。

关键词：复合材料立管船舶海上风电

紫外光引发制备高岭土/聚(丙烯酸-丙烯酰胺)高吸水性复合材料

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复合材料学报 2007年第5期24卷 19-22页

作者：鲁金芝张福强张志斌代志双河北工业大学高分子科学与工程系天津300130 天津市建筑科学研究院天津300193

以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,Iragure 184为光引发剂,采用紫外光引发聚合的方法制备了高岭土/聚(丙烯酸-丙烯酰胺)高吸水性复合材料。研究了高岭土含量对复合树脂的吸水性、吸水速率、保水性及吸盐性等性能的影响,并用红外吸收光谱(... 详细信息

以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,Iragure 184为光引发剂,采用紫外光引发聚合的方法制备了高岭土/聚(丙烯酸-丙烯酰胺)高吸水性复合材料。研究了高岭土含量对复合树脂的吸水性、吸水速率、保水性及吸盐性等性能的影响,并用红外吸收光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)方法表征了复合材料的结构和形态。结果表明:当高岭土的质量分数为15%时,复合材料具有较好的性能,其吸水倍率为1095 g/g,吸盐水倍率为94.7 g/g,吸水速率和保水性能明显改善。

关键词：高吸水性复合材料光聚合吸水性能高岭土

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蜂窝夹层复合材料的应用研究

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2022年第7期 242-244页

作者：王鑫代志双金磊苑世宁韩雪艳中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300459 中海油(天津)管道工程技术有限公司天津300452

随着世界各国对新材料研发投入力度的不断增加,新材料技术领域的各大难题也被不断地攻克,蜂窝夹层复合材料结构在赛车、建筑、包装、体育用品、船舰、海洋工程等各行各业得到越来越多的应用。本文简述了蜂窝夹层复合材料结构的组成、性... 详细信息

随着世界各国对新材料研发投入力度的不断增加,新材料技术领域的各大难题也被不断地攻克,蜂窝夹层复合材料结构在赛车、建筑、包装、体育用品、船舰、海洋工程等各行各业得到越来越多的应用。本文简述了蜂窝夹层复合材料结构的组成、性能特点、种类和生产工艺,并浅析了蜂窝夹层复合材料在飞机、交通、建筑、船舶和海洋工业方面的应用。

关键词：蜂窝夹层复合材料船舶工业建筑材料

反气相色谱法测定环氧树脂的表面张力和溶解度参数(英文)

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色谱 2010年第7期28卷 697-701页

作者：石峰晖代志双张宝艳北京航空材料研究院北京100095 北京航空航天大学北京100083

采用反气相色谱(IGC)测定了环氧E51树脂在30、40、50和60℃下的表面张力和溶解度参数。采用Schultz法,以正癸烷、正壬烷、正辛烷和正庚烷为非极性溶剂探针,计算了不同温度下环氧E51树脂的色散表面张力。根据Good-vanOss方程,以甲苯为碱... 详细信息

采用反气相色谱(IGC)测定了环氧E51树脂在30、40、50和60℃下的表面张力和溶解度参数。采用Schultz法,以正癸烷、正壬烷、正辛烷和正庚烷为非极性溶剂探针,计算了不同温度下环氧E51树脂的色散表面张力。根据Good-vanOss方程,以甲苯为碱性探针,二氯甲烷为酸性探针,计算得到环氧E51树脂的极性表面张力。结果表明,环氧E51树脂的色散表面张力和极性表面张力均随着温度的升高而线性降低。根据不同溶剂探针与树脂间的Flory-Huggins相互作用参数,采用DiPaola-Baranyi和Guillet方法计算得到环氧E51树脂在不同温度下的溶解度参数,其在30、40、50和60℃下分别为11.78、11.57、11.48和11.14MPa1/2。根据表面张力、内聚能和溶解度参数的相互关系,计算得到不同温度下溶解度参数的色散和极性分量。结果发现,环氧E51树脂的溶解度参数的色散分量大于极性分量,且均随着温度的升高而降低。

关键词：反气相色谱表面张力溶解度参数环氧树脂

炭纤维表面物理特性的表征及其对浸润性能的影响

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材料工程 2012年第3期40卷 56-60页

作者：代志双石峰晖张宝艳李敏张佐光北京航空航天大学材料科学与工程学院空天材料与服役教育部重点实验室北京100191 北京航空材料研究院北京100095

采用反气相色谱法对除浆前后T300B炭纤维的比表面积、溶解度参数和表面能进行了表征测试,分析了炭纤维表面物理特性对纤维和树脂浸润性能的影响。以一系列不同浓度的正庚烷为吸附质,根据BET吸附理论模型,计算得到除浆前后T300B纤维的比... 详细信息

采用反气相色谱法对除浆前后T300B炭纤维的比表面积、溶解度参数和表面能进行了表征测试,分析了炭纤维表面物理特性对纤维和树脂浸润性能的影响。以一系列不同浓度的正庚烷为吸附质,根据BET吸附理论模型,计算得到除浆前后T300B纤维的比表面积分别为0.43m2/g和0.39m2/g。以正癸烷、正壬烷、正辛烷和正庚烷为非极性溶剂探针,甲苯、二氯甲烷、乙醇、1,4-二氧六环和丙酮为极性溶剂探针,采用DiPaola和Guillet方法得到不同探针分子与纤维表面的Flory-Huggins相互作用参数,计算除浆前后T300B的溶解度参数(δ)分别为11.98MPa1/2和10.01MPa1/2。T300B纤维的上浆剂可以增大纤维表面能的极性分量,使上浆纤维的溶解度参数与E51环氧树脂的δ(11.78MPa1/2)更为接近,提高了T300B纤维与树脂的浸润性能。

关键词：反气相色谱比表面积溶解度参数表面能

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海洋复合软管内压密封层的固定结构力学性能

油气储运 2018年第11期37卷 1315-1320页

作者：代志双冯岩宋平娜陈星天津市海王星海上工程技术股份有限公司

复合软管接头处内压密封层的有效固定可减小接头处输送介质泄漏的风险。介绍了复合软管内压密封层的固定形式,测试了内压密封层的弹性模量、线性热膨胀系数、剪切强度及压缩应力松弛性能,并根据内压密封层的性能校核了其固定效果。结果... 详细信息

复合软管接头处内压密封层的有效固定可减小接头处输送介质泄漏的风险。介绍了复合软管内压密封层的固定形式,测试了内压密封层的弹性模量、线性热膨胀系数、剪切强度及压缩应力松弛性能,并根据内压密封层的性能校核了其固定效果。结果表明:随着时间的推移,内压密封层所受的压缩应力逐渐衰减,在整个设计寿命周期内,压缩应力的下降率为83.9%。当内压密封固定件的凸环完全压入内压密封层时,由初始阶段内压密封层固定件提供的轴向力可抵消因介质停输而产生的热收缩力;若考虑内压密封层的应力松弛行为,内压密封层固定件提供的轴向力减小,内压密封层会有脱出的风险,可通过增加内压密封层固定件的设计长度和凸环圈数来增加固定件提供的轴向力。研究结果可指导内压密封层固定件的结构形式设计,评价内压密封层的固定有效期。

关键词：内压密封层固定件应力松弛轴向力