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基于双螺旋式加热器的柔性MEMS流量传感器

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传感器与微系统 2024年第2期43卷 41-44页

作者：王琪冯建国马渊明陈兴许高斌合肥工业大学安徽省微电子机械系统工程技术研究中心微电子学院安徽合肥230009

针对传统流量传感器的量程限制,提出了一种基于双螺旋结构加热器的柔性基底微机电系统(MEMS)热式流量传感器。在基底上打出均匀通孔阵列以降低热传导损耗,两对测温电阻对称分布在加热器两侧,以获得较宽量程,在微小流量与大流量下均表现... 详细信息

针对传统流量传感器的量程限制,提出了一种基于双螺旋结构加热器的柔性基底微机电系统(MEMS)热式流量传感器。在基底上打出均匀通孔阵列以降低热传导损耗,两对测温电阻对称分布在加热器两侧,以获得较宽量程,在微小流量与大流量下均表现出较高灵敏度。采用基于惠斯通电桥的检测电路实现输出电压的测量,同时保持加热器与环境温度恒定温差200 K,对电阻自热进行补偿。传感器工作温度-100~400℃,量程为0~60 m/s;低流速下灵敏度约为12.75 V/(m·s^(-1)),分辨率可达0.001 mm/s,高流速下灵敏度约为1.4 mV/(m·s^(-1)),功耗低至1.3 mW。

关键词：微机电系统热流量双螺旋结构热温差式柔性

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应用任务驱动，赋能农村初中历史教学

课堂内外(高中版) 2024年第11期 112-113页

作者：马渊明甘肃省积石山县大河家中学

“任务驱动法的应用能在很大程度上激发学生的学习兴趣、启发学生的认知思维，让学生在相关学习任务的驱动下，更有效地发现、掌握、探索和运用历史知识与思想方法，并在此过程中实现历史学科素养的培养与提升。”初中历史教学不应仅关...

“任务驱动法的应用能在很大程度上激发学生的学习兴趣、启发学生的认知思维，让学生在相关学习任务的驱动下，更有效地发现、掌握、探索和运用历史知识与思想方法，并在此过程中实现历史学科素养的培养与提升。”初中历史教学不应仅关注历史知识的讲授，更需要运用多种方法培养初中生对历史的分析理解从而提升学生的历史素养，帮助其以更好的姿态面对后期的历史学习及今后的发展，任务驱动法的应用能在很大程度上激发学生的学习兴趣、启发学生的认知思维，

关键词：

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骨盆运动辅助康复训练机器人研究

骨盆运动辅助康复训练机器人研究

作者：马渊明湖北文理学院

学位级别：硕士

本课题针对肢体运动功能障碍患者康复训练过程中骨盆运动控制和屈膝迈步困难的问题,提出了一种具有骨盆运动辅助功能的步行训练机器人。机器人可以实现骨盆与下肢协调运动,辅助患者进行步行康复训练,以使他们恢复正常步行运动的能力。同... 详细信息

本课题针对肢体运动功能障碍患者康复训练过程中骨盆运动控制和屈膝迈步困难的问题,提出了一种具有骨盆运动辅助功能的步行训练机器人。机器人可以实现骨盆与下肢协调运动,辅助患者进行步行康复训练,以使他们恢复正常步行运动的能力。同时,针对患者提出被动训练控制方法,通过位置伺服控制进行被动训练。论文主要研究内容包括:首先,进行骨盆运动辅助康复训练机器人构型研究,通过分析人体骨盆及下肢运动机理,提出辅助患者进行康复训练的骨盆运动辅助康复训练机器人总体构型,机器人系统由骨盆运动辅助系统和辅助迈步装置组成;通过对绳索并联机构类型进行分析确定了骨盆运动辅助系统构型,使用Xsens MVN惯性运动捕捉设备进行步行数据的采集,完成了辅助迈步装置设计选型;结合机器人总体结构方案,提出了机器人系统的整体控制方案。其次,对辅助迈步装置机构进行尺度综合设计。辅助迈步装置是以采集的人体正常步行数据为依据,以辅助迈步为目的设计的一种多连杆机构;对辅助迈步装置机构进行简化并搭建数学模型,以杆件输入角与输出角之间的函数关系进行分析,基于傅里叶变换这一方法对多连杆机构输出杆转角谐波分析,找到输入输出函数与机构尺寸之间的关系。为提高最终尺度综合所得机构的精确度,利用遗传算法来优化综合结果,最后确定了辅助迈步装置机构具体尺寸。再次,完成骨盆运动辅助康复训练机器人运动规划。通过矢量代数法对骨盆运动辅助系统矢状面和水平面分别进行运动学分析,计算出患者进行步态训练时各绳索的位移、速度和加速度;对骨盆辅助系统进行运动规划并仿真出绳索位移曲线,建立人机系统模型,对骨盆运动辅助康复训练机器人进行整体运动规划并以此作为后续控制策略的输入信号。最后,针对骨盆运动辅助康复训练机器人位置伺服控制展开研究。对辅助迈步装置和骨盆运动辅助系统分别进行动力学分析,求解出患者在步行训练过程中绳索及下肢助行杆的受力情况;将运动规划得到的绳索位移曲线以及辅助迈步装置输入输出角曲线,分别作为位置伺服系统输入信号,并通过仿真分析验证了所设计的位置伺服控制策略能够很好的改善系统前向通道的动态特性,以保障加载指令的响应结果趋向于稳定、快速。

关键词：康复机器人骨盆运动辅助机构综合运动规划机器人控制

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H型梁谐振式MEMS压力传感器设计

合肥工业大学学报（自然科学版） 2022年第2期45卷 213-218页

作者：黄崇勇许高斌陈兴马渊明合肥工业大学电子科学与应用物理学院安徽合肥230601 安徽省MEMS工程技术研究中心安徽合肥230601

谐振式微电子机械系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)压力传感器因其灵敏度高、体积小等特点近年来被广泛研究。根据谐振梁在不同压力作用下发生振动时,轴向应力的改变引起谐振梁等效刚度变化,从而进一步改变谐振梁谐振频率的... 详细信息

谐振式微电子机械系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)压力传感器因其灵敏度高、体积小等特点近年来被广泛研究。根据谐振梁在不同压力作用下发生振动时,轴向应力的改变引起谐振梁等效刚度变化,从而进一步改变谐振梁谐振频率的原理,文章提出一种采用电磁激励/电磁拾振方式测量外界压力的谐振式压力传感器,并对传感器建立模型,利用ANSYS有限元仿真软件对传感器进行模拟分析与仿真验证。结果表明,量程为0~300 kPa、最大过载1.2倍满量程(full-scale,FS)时,初始频率为57.984 kHz,传感器灵敏度达66.98 Hz/kPa,非线性误差小于0.15%FS。

关键词：微电子机械系统(MEMS) 谐振式压力传感器电磁激励频率测量 H型双端固支梁

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预拌砂浆的成本及质量控制分析

四川水泥 2023年第2期 1-3页

作者：马渊明山东鲁碧建材有限公司山东济南271103

科学设定产量利用谷电生产,科学控制砂子级配减少粉煤灰的用量,科学分仓以及科学设计配比是预拌砂浆生产成本控制的四个关键点。在质量控制上面,不仅要制定预拌砂浆的相关标准,还要合理选择预拌砂浆原材料,做好预拌砂浆的配比设计,正确... 详细信息

科学设定产量利用谷电生产,科学控制砂子级配减少粉煤灰的用量,科学分仓以及科学设计配比是预拌砂浆生产成本控制的四个关键点。在质量控制上面,不仅要制定预拌砂浆的相关标准,还要合理选择预拌砂浆原材料,做好预拌砂浆的配比设计,正确选择现场施工方法等。

关键词：预拌砂浆成本质量控制

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让历史激起学生的求知欲

课堂内外(高中版) 2022年第31期 29-30页

作者：马渊明积石山县大河家中学

作为民族地区的初中历史教师，考虑到历史学科的学科属性及本地区初中生较为薄弱的历史学情，尤需要通过有效的问题设计实现较为理想的课堂教学效果。《学记》有言：“君子之教，喻也，道而弗牵，强而弗抑，开而弗达。”要实现其中的“...

作为民族地区的初中历史教师，考虑到历史学科的学科属性及本地区初中生较为薄弱的历史学情，尤需要通过有效的问题设计实现较为理想的课堂教学效果。《学记》有言：“君子之教，喻也，道而弗牵，强而弗抑，开而弗达。”要实现其中的“喻”“开”等效果，提问便是一种很好的方式。正如《论语》所云：“不愤不启，不悱不发。”作为民族地区的初中历史教师，考虑到历史学科的学科属性及本地区初中生较为薄弱的历史学情，尤需要通过有效的问题设计实现较为理想的课堂教学效果。在课堂教学过程中借助于一定的问题，不仅能较好地激发学生的历史求知欲，且能将课堂教学更好地进行组织，增强教学内容的逻辑性，还能在围绕问题展开的分析、探究、师生互动等过程中实现对学生问题意识、

关键词：

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三端梁结构MEMS红外光源设计与仿真研究

传感器与微系统 2023年第4期42卷 43-46页

作者：李海生许高斌冯建国马渊明合肥工业大学微电子学院、安徽省微电子机械系统工程技术研究中心安徽合肥230009

设计并研究了一种三端梁结构的微机电系统(MEMS)红外光源,用于非色散红外吸收光谱气体传感器。MEMS红外光源以硅(Si)为基底,铂/钛(Pt/Ti)层为加热单元和传感单元,采用圆环状电阻结构实现了低功耗和良好的温度均匀性。光源采用三梁固支... 详细信息

设计并研究了一种三端梁结构的微机电系统(MEMS)红外光源,用于非色散红外吸收光谱气体传感器。MEMS红外光源以硅(Si)为基底,铂/钛(Pt/Ti)层为加热单元和传感单元,采用圆环状电阻结构实现了低功耗和良好的温度均匀性。光源采用三梁固支悬浮薄膜结构,有效地降低了辐射区热量向基底的传导。红外光源采用预释放的工艺方法,解决了Si基释放不完全导致的热传导过大的问题。在玻璃衬底淀积铜作为反射层,并与Si结构层进行阳极键合,使红外光有效地向正面发射并通过悬膜射出,提高红外光利用率。设计的MEMS红外光源结构简单,具有良好的可靠性,易于规模化制造。

关键词：微机电系统红外光源三端梁结构金属反射层

复杂应力条件下MEMS加速度传感器可靠性分析

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电子测量与仪器学报 2023年第7期37卷 17-25页

作者：关存贺许高斌王焕章张宇马渊明合肥工业大学微电子学院合肥230009 安徽省MEMS工程技术研究中心合肥230009

针对MEMS加速度传感器在复杂应力条件下潜在的疲劳失效与断裂失效问题,提出了一种基于全概率公式的可靠性评估模型,完成了器件在振动环境、冲击环境以及振动-冲击耦合环境下的可靠性建模。模型包含Wiener过程和齐次泊松随机过程,分别描... 详细信息

针对MEMS加速度传感器在复杂应力条件下潜在的疲劳失效与断裂失效问题,提出了一种基于全概率公式的可靠性评估模型,完成了器件在振动环境、冲击环境以及振动-冲击耦合环境下的可靠性建模。模型包含Wiener过程和齐次泊松随机过程,分别描述器件在振动环境中的疲劳损伤以及器件遭受的随机冲击,进一步考虑了随机冲击的幅值大小对器件退化率的影响。通过器件在冲击应力下产生的疲劳损伤突增量,反映多失效模式间的相关性。对比分析了振动-冲击相互独立与相互耦合作用的可靠性模型,结果表明,振动-冲击相互耦合作用的可靠性模型评估结果更具有指导意义。

关键词： MEMS加速度传感器多环境应力可靠性全概率公式

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SOI高g值压阻式加速度传感器与工艺实现

真空科学与技术学报 2013年第7期33卷 674-677页

作者：许高斌陈兴马渊明卢翌汪祖民合肥工业大学电子科学与应用物理学院安徽省微电子机械系统工程技术研究中心合肥230009

基于SOI技术,利用电感耦合等离子体硅深加工,设计制备了一种新型平面内振动高g值压阻式加速度计。该加速度计包括X轴向与Y轴向单元,采用扇形敏感质量块平板内振动结构。对称的布局方式,有效地消除了灵敏度的交叉干扰,提高了传感器的测... 详细信息

基于SOI技术,利用电感耦合等离子体硅深加工,设计制备了一种新型平面内振动高g值压阻式加速度计。该加速度计包括X轴向与Y轴向单元,采用扇形敏感质量块平板内振动结构。对称的布局方式,有效地消除了灵敏度的交叉干扰,提高了传感器的测量精度。测试系统分析出加速度传感器的灵敏度是1.170μV/g。研究表明该加速度传感器可实现对量程高达25×104g加速度的测量。

关键词：高g值压阻式加速度传感器 SOI 扇形敏感质量块双U型压敏电阻