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基于切割成型的侧壁表面压阻制作及其参数优化

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传感技术学报 2013年第2期26卷 182-186页

作者：宋芳王家畴上海工程技术大学机器人智能控制及功能设计实验室上海201620 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050

为了提高MEMS执行器件对面内运动位移(或力学信号)检测的灵敏度并改善侧壁检测电阻制作工艺与其他工艺及其不同器件结构之间的兼容性问题,提出一种基于离子注入工艺和深度反应离子刻蚀(DRIE)工艺相结合制作检测梁侧壁压阻的方法。在此... 详细信息

为了提高MEMS执行器件对面内运动位移(或力学信号)检测的灵敏度并改善侧壁检测电阻制作工艺与其他工艺及其不同器件结构之间的兼容性问题,提出一种基于离子注入工艺和深度反应离子刻蚀(DRIE)工艺相结合制作检测梁侧壁压阻的方法。在此基础上,详细分析了影响位移检测灵敏度和分辨率的各种因素,并对侧壁压阻的结构尺寸及其工艺参数进行优化。最后,给出了侧壁表面压阻在几种不同类型典型MEMS执行器件中的应用,取得了很好的应用效果。

关键词： MEMS DRIE 侧壁表面压阻位移检测参数优化

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基于PMAC磨螺纹数控系统研制

基于PMAC磨螺纹数控系统研制

作者：王家畴哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

数控机床是现代化生产中高度自动化、高效率的生产设备,它的出现提高了零件的加工精度和加工效率,减轻了工人的劳动强度,取得了良好的经济效益,并有利于生产管理的科学化和现代化。本文就是基于这种思想,开发了磨螺纹机床数控系统。该... 详细信息

数控机床是现代化生产中高度自动化、高效率的生产设备,它的出现提高了零件的加工精度和加工效率,减轻了工人的劳动强度,取得了良好的经济效益,并有利于生产管理的科学化和现代化。本文就是基于这种思想,开发了磨螺纹机床数控系统。该系统以工业控制机(IPC)和可编程多轴控制器(PMAC)构成主从分布式双微处理器结构,以此作为系统的控制中心。为了实现PMAC 多轴运动控制功能,还在PMAC 板上扩展相应的I/O 转接板,同时采用松下高性能的交流伺服电机、伺服驱动单元、编码器等模块最终构成一个完整的开放性磨螺纹数控系统。该系统开发平台主要构建于PMAC 自身软硬件资源基础之上,软硬件功能实现模块化划分,各功能模块之间通过标准的接口协调工作,共同完成数控功能。所研制的系统是一个能同时完成程序译码解释、插补计算、伺服控制、系统管理等任务的控制系统,能对各种不同型号的高压玻璃钢管进行磨削,它不仅具备了一般商用数控系统的通用功能,而且还具备了磨螺纹机床所必需的螺纹参数输入、砂轮磨损补偿、螺纹型号选择等特定功能。同时,以PMAC 多轴运动控制器为控制系统的核心控制器,不仅大大地简化了数控系统的开发周期,实现了资源的合理配置,而且系统开发者和机床用户今后还可以根据需求实时增减功能模块,将自己特殊的加工工艺、管理经验和操作技能纳入控制系统形成自己的产品特色。

关键词： PMAC 数控系统磨螺纹机床双微处理器

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纳米操作系统研究现状及关键技术

压电与声光 2007年第3期29卷 340-343页

作者：王家畴荣伟彬孙立宁哈尔滨工业大学机器人研究所黑龙江哈尔滨150001

纳米操作技术是能精确地改变、控制原子、分子及纳米尺度器件的技术。在总结纳米操作系统的概念、组成结构的基础上,分析了国内外的最新动态及其关键技术,为纳米操作系统的进一步设计与开发提供了翔实的信息和参考依据,并对纳米操作系... 详细信息

纳米操作技术是能精确地改变、控制原子、分子及纳米尺度器件的技术。在总结纳米操作系统的概念、组成结构的基础上,分析了国内外的最新动态及其关键技术,为纳米操作系统的进一步设计与开发提供了翔实的信息和参考依据,并对纳米操作系统未来的发展趋势进行了展望。

关键词：纳米操作系统纳米操作技术关键技术发展趋势

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微创手术式硅微机械加工(MISSM)技术

传感技术学报 2012年第7期25卷 885-890页

作者：王家畴刘洁丹李昕欣中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050 上海交通大学微纳科技研究院上海200240

介绍了一种新颖的微创手术式硅微机械加工(MISSM)技术,该技术充分利用(111)硅片的晶向分布和各向异性湿法腐蚀的特性。通过在单晶硅片表面制作一系列微型释放窗口来定义结构的轮廓及尺寸,实现在单晶硅片内部选择性可自停止腐蚀技术,制... 详细信息

介绍了一种新颖的微创手术式硅微机械加工(MISSM)技术,该技术充分利用(111)硅片的晶向分布和各向异性湿法腐蚀的特性。通过在单晶硅片表面制作一系列微型释放窗口来定义结构的轮廓及尺寸,实现在单晶硅片内部选择性可自停止腐蚀技术,制作出不同结构尺寸的腔体。同时,结合不同器件结构设计的需求,缝合微型释放窗口并进行后续工艺制作及最终可动结构释放。该技术采用微创手术式单硅片单面体硅工艺替代传统的表面微机械工艺,制作工艺简单,既具有单硅片单面加工的优势又便于与IC工艺兼容。文章详细讲述了微创手术式三维微机械结构的成型机理和工艺流程,并针对其关键技术进行了系统的分析,取得了令人满意的结果。

关键词： MEMS MISSM技术单硅片单面加工微型释放窗口

p+Si/Au热电堆式气体流量传感器一维模型及其应用

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传感技术学报 2020年第2期33卷 161-166页

作者：王珊珊王家畴李昕欣中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050 中国科学院大学北京100049

为了优化热电堆式气体流量传感器的结构参数使其灵敏度达到最佳,建立了一个一维数学模型,此模型能够快速反映当器件关键尺寸变化时传感器输出电压的变化,有限元仿真软件结果证实了此一维模型的有效性。并利用此模型对一系列器件关键参... 详细信息

为了优化热电堆式气体流量传感器的结构参数使其灵敏度达到最佳,建立了一个一维数学模型,此模型能够快速反映当器件关键尺寸变化时传感器输出电压的变化,有限元仿真软件结果证实了此一维模型的有效性。并利用此模型对一系列器件关键参数进行仿真分析,结合工艺参数得到了一个最优化的器件尺寸。根据这一尺寸制造了一个p+Si/Au热电堆式气体流量传感器以进一步验证一维模型。测试得到的传感器归一化灵敏度为481 [mV/(m/s)]/W。此参数比之前的工作高出数倍。此外,测试所得的输出电压曲线与一维模型仿真的曲线一致性也较好,进一步证明了这一一维模型的正确性。

关键词：热电堆式气体流量传感器 1-D数学模型单面硅微机械加工 p+Si/Au 热电堆

基于(111)硅单片集成三轴加速度计的工艺研究

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微纳电子技术 2015年第6期52卷 390-395页

作者：赵忆王家畴陈方李昕欣中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050

介绍了一种新型单片集成电容式三轴微加速度计的加工方法,该方法采用非绝缘体上硅(SOI)的单硅片单面加工技术,易于与IC工艺兼容,而且成本低廉,成品率高,适用于批量生产,可替代传统的SOI工艺。该方法主要利用硅深度反应离子刻蚀(DRIE)技... 详细信息

介绍了一种新型单片集成电容式三轴微加速度计的加工方法,该方法采用非绝缘体上硅(SOI)的单硅片单面加工技术,易于与IC工艺兼容,而且成本低廉,成品率高,适用于批量生产,可替代传统的SOI工艺。该方法主要利用硅深度反应离子刻蚀(DRIE)技术结合普通(111)单晶硅片内部可选择性横向自停止腐蚀技术制作并释放得到悬浮可动的敏感结构。此外,创新的锚点设计不仅使检测电极之间相互电学隔离,而且便于引线键合与封装。最后基于开环接口电路对加工制造的三轴加速度计进行了测试,验证了该工艺的可行性。

关键词：微机电系统(MEMS) (111)硅单硅片单面加工三轴加速度计单片集成

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硅基集成式微型平面纳米级定位平台控制

仪表技术与传感器 2009年第B11期 232-235,254页

作者：王家畴李昕欣孙立宁中科院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

为了解决纳米级定位平台小型化、低能耗、定位精度高的问题,基于结构、驱动和检测一体化的设计理念,研制出了一种硅基片上集成式微型平面纳米级XY定位平台,在建立定位平台数学模型基础上,利用Matlab分析软件对定位平台开环和闭环控制特... 详细信息

为了解决纳米级定位平台小型化、低能耗、定位精度高的问题,基于结构、驱动和检测一体化的设计理念,研制出了一种硅基片上集成式微型平面纳米级XY定位平台,在建立定位平台数学模型基础上,利用Matlab分析软件对定位平台开环和闭环控制特性进行了比较和仿真分析。在实际控制中,针对硅微机械加工的MEMS器件难以获取精确数学模型的不足,将单神经元算法和传统PID控制算法相结合,设计了具有自动识别被控过程参数并对控制参数进行实时自校正的单神经元自适应PID控制器,依靠平台自身集成的位移传感器实现了定位平台的位置闭环控制,实验结果表明:单神经元自适应PID控制器不仅具有结构简单、鲁棒性好等特点而且能够有效地弥补硅基定位平台由于微机械加工限制造成的机构方面不足,定位平台的动态和稳态性能良好,最大工作行程±10μm,稳定时间小于2.5 ms,重复定位精度优于24.9 nm.

关键词： MEMS 硅基集成式定位平台位移传感器闭环控制开环控制神经元自适应PID控制

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基于压电驱动的靶球筛选操作机理及实验研究

压电与声光 2012年第1期34卷 56-60页

作者：陈涛陈立国潘明强王振华王家畴孙立宁苏州大学机器人与微系统研究中心江苏苏州215021 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点联合实验室上海200050 哈尔滨工业大学机器人研究所黑龙江哈尔滨150001

针对惯性约束聚变中靶球筛选操作的粘着问题,提出一种基于压电驱动控制的微操作方法,并结合微机电系统(MEMS)技术和微驱动方法,研制压电驱动操作模块用于实验研究。首先,分析微尺度对象粘着机理并进行粘着接触模型的建立,并在此基础上... 详细信息

针对惯性约束聚变中靶球筛选操作的粘着问题,提出一种基于压电驱动控制的微操作方法,并结合微机电系统(MEMS)技术和微驱动方法,研制压电驱动操作模块用于实验研究。首先,分析微尺度对象粘着机理并进行粘着接触模型的建立,并在此基础上提出对操作工具施加振动,利用惯性力作用克服粘着力的动态操作方法;同时,结合靶球筛选操作的特点,分析操作控制策略;最后建立了基于压电驱动的微操作实验系统。针对直径φ50～400μm的靶球对象进行操作实验,成功实现了靶球样品的高效、准确拾取和释放,拾取和释放成功率大于90%。

关键词：惯性约束聚变微操作粘着压电驱动

基于PMAC运动控制器的开放式数控系统研究

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哈尔滨理工大学学报 2004年第5期9卷 1-3页

作者：王家畴位在林宋芳尤波哈尔滨理工大学机械动力工程学院黑龙江哈尔滨150080 大庆油田公司测试分公司研究所黑龙江大庆163714

为满足加工生产高压玻璃钢管道外螺纹的要求,以PMAC运动控制技术为基础,提出了一种以PMAC为控制系统核心、工业控制计算机(IPC)为系统支撑单元的双CPU开放式数控系统,给出了该系统功能、硬件结构和软件设计方法.实践证明,该数控系统不... 详细信息

为满足加工生产高压玻璃钢管道外螺纹的要求,以PMAC运动控制技术为基础,提出了一种以PMAC为控制系统核心、工业控制计算机(IPC)为系统支撑单元的双CPU开放式数控系统,给出了该系统功能、硬件结构和软件设计方法.实践证明,该数控系统不仅可以实现人机接口的定制和实时控制部件的参数化,而且轨迹行程精确、响应速度快、定位准确度高等优良性能.

关键词： PMAC 开放式数控系统磨螺纹机床双CPU