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热振子式双轴MEMS角速度陀螺敏感机理的研究

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压电与声光 2023年第3期45卷 477-483,488页

作者：朴林华张严佟嘉程李备北京信息科技大学北京市传感器重点实验室北京100101

该文给出了一种热振子式双轴微机电系统(MEMS)角速度陀螺的敏感机理。在给出双轴敏感原理、热振子的振动模态和陀螺效应的基础上,对敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明,开机1.8 s后在敏感结构内形成了一个稳定的温度场;当有角速度... 详细信息

该文给出了一种热振子式双轴微机电系统(MEMS)角速度陀螺的敏感机理。在给出双轴敏感原理、热振子的振动模态和陀螺效应的基础上,对敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明,开机1.8 s后在敏感结构内形成了一个稳定的温度场;当有角速度加载时,热振子随着输入角速度而移动,造成温度场偏移,两个正交Y(X)方向上对称设置的两热线温差ΔTY(ΔTX)随着输入角速度ax(ay)的加大呈现线性增长,x、y轴平均温度灵敏度为121 mK/(°)/s;根据输入-输出ω_(x)-V_(Yout)和ω_(y)-V_(Xout)特性曲线得到数学模型,从而揭示了敏感机理,x、y轴平均灵敏度为0.091 mV/(°)/s,平均非线性度为1.86%,平均交叉耦合为2.3%。该文为优化结构奠定了实用理论基础。

关键词：热振子微机械陀螺效应双轴交叉耦合敏感机理数学模型

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多场耦合操控石墨烯柔性机器人

科学通报 2020年第35期65卷 4004-4006页

作者：任天令清华大学微电子学研究所北京100084

随着柔性电子器件的飞速发展,以软体机器人为代表的柔性微机械也成为国内外研究人员关注的前沿和热点[1,2].相比于传统硬质材料的机器人,软体机器人不但可以独立行走、捕捉和识别信号,还能够很好地适应恶劣崎岖的工作环境、模拟生命体... 详细信息

随着柔性电子器件的飞速发展,以软体机器人为代表的柔性微机械也成为国内外研究人员关注的前沿和热点[1,2].相比于传统硬质材料的机器人,软体机器人不但可以独立行走、捕捉和识别信号,还能够很好地适应恶劣崎岖的工作环境、模拟生命体的复杂运动、实现人机共融机器人的目标,在生物医学、军事探测等方面具有重要的研究意义.

关键词：软体机器人柔性机器人柔性电子器件人机共融硬质材料多场耦合石墨烯微机械

动热源摆式双轴MEMS热加速度计敏感机理的研究

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电子元件与材料 2022年第12期41卷 1324-1331页

作者：朴林华佟嘉程李备张严北京信息科技大学北京市传感器重点实验室北京100101

揭示了一种动热源摆式双轴MEMS热加速度计的敏感机理。在给出双轴敏感原理的基础上,通过建立二维物理研究模型、网格划分、加载加速度等方法对双轴敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明:(1)开机1.8 s后在敏感结构内形成一个以动热源... 详细信息

揭示了一种动热源摆式双轴MEMS热加速度计的敏感机理。在给出双轴敏感原理的基础上,通过建立二维物理研究模型、网格划分、加载加速度等方法对双轴敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明:(1)开机1.8 s后在敏感结构内形成一个以动热源为中心的温度场;(2)当有加速度加载时,动热源沿着加速度的方向移动,温度场随之偏移,两个正交X、Y敏感轴方向上对称设置的两热线温差ΔT_(X)、ΔT_(Y)随着输入加速度a_(x)、a_(y)的加大呈现线性增长,X、Y两轴平均温度灵敏度为7.2×10^(-2)K/g;(3)根据输入-输出特性a_(x)-V_(XOUT)和a_(y)-V_(YOUT)曲线得到数学模型,X、Y两轴平均灵敏度为0.502 V/g,平均非线性度为2.82%,平均交叉耦合为2.3%,从而揭示了敏感机理。

关键词：热气体加速度计微机械动热源双轴交叉耦合敏感机理

一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助微机械捷联惯性导航系统/全球定位系统超紧组合导航系统

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兵工学报 2019年第11期40卷 2241-2249页

作者：李群生赵剡王进达北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 中国空空导弹研究院河南洛阳471009

为解决高动态、恶劣全球定位系统(GPS)环境下微机械捷联惯性导航系统(MEMSSINS)/GPS超紧组合导航系统抗干扰能力差的问题,提出一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合导航系统。将双目视觉提供的姿态信息引入MEMS-S... 详细信息

为解决高动态、恶劣全球定位系统(GPS)环境下微机械捷联惯性导航系统(MEMSSINS)/GPS超紧组合导航系统抗干扰能力差的问题,提出一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合导航系统。将双目视觉提供的姿态信息引入MEMS-SINS/GPS超紧组合系统中,提高了平台失准角的可观测性;推导了系统的状态方程和量测方程,使用模糊控制方法对两个子滤波器的导航结果进行信息融合。通过数字仿真验证了该系统方案设计的可行性:当GPS信号受到强噪声或多径干扰造成跟踪精度下降时,双目视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合系统可以有效降低导航误差,系统位置误差和速度误差分别保持在5. 0 m和0. 5 m/s以内,有效地解决了低空飞行器在GPS信号被遮挡或干扰情况下的导航问题。

关键词：组合导航系统捷联惯性导航系统全球定位系统微机械高动态强干扰视觉

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飞秒激光加工多场操控微机械

飞秒激光加工多场操控微机械

作者：李春赫吉林大学

学位级别：硕士

微机械的概念最初起源于二十世纪五十年代末,至今已走过了六十多个年头。在此期间,无论是器件的设计与制备还是加工的精度与速度,微机械技术都取得了巨大进展,在生产生活、诊断医疗、环境监测和军事国防等方面均具有广泛的应用前景。飞... 详细信息

微机械的概念最初起源于二十世纪五十年代末,至今已走过了六十多个年头。在此期间,无论是器件的设计与制备还是加工的精度与速度,微机械技术都取得了巨大进展,在生产生活、诊断医疗、环境监测和军事国防等方面均具有广泛的应用前景。飞秒激光直写作为一种强大的加工技术,已经证明了其在三维(3-dimension,3D)微纳加工中的价值,并展现出其他技术无法实现的高空间分辨率、高精度、可编程加工等诸多优势。我们相信在飞秒激光制造技术的加持下,微机械会在未来的日子里迸发出更大的能量。以往大部分微机械通常只能采用单一的驱动方式,在功能性、可操作性以及场景适配度方面都有着一定的局限,阻碍了其进一步投入日常生活的使用。多场操控多组分结构微机械的方法有望成为解决以上问题的技术路径。本论文结合飞秒激光加工在精密制造和3D集成方面的巨大优势,将多种智能材料材料与功能结构进行集成化设计并组装成为多场耦合操控微机械,主要内容如下:1.制备了可进行磁场和化学溶剂双场操控的微纳执行器。将磁性纳米颗粒掺杂到以甲基丙烯酸丁酯为主体的光刻胶中,成功配制出了稳定的适用于飞秒激光加工的复合光敏材料前驱体;系统分析了飞秒激光加工的三项参数(激光功率、曝光时间、扫描步长)对微纳执行器形貌及结构可重构性的影响,实现了基本3D结构的可控制备以及探究了该类结构的刺激响应特性随飞秒激光加工参数变化的量化关系;设计并成功制备了两种微纳执行器(微泳器、微机械手),使装载/释放功能组分、特异性感知功能组分、运动定位功能组分等集成于一体,并对两种执行器分别进行了磁场和化学溶剂的响应幅度测试;进行双场耦合操控,模拟了微纳执行器所适用的应用场景,对执行器的功能完成情况进行了相关研究。创新性地实施多场耦合操控,在微纳执行器的制造和控制方面提出了一种有效的解决办法,有望克服外界复杂环境的影响,实现目标物体靶向运输及释放的任务。2.制备了可进行光场和化学溶剂双场操控的微纳复眼,提出了一种扩大微纳复眼观测范围的新策略。基于聚甲基丙烯酸丁酯(Poly(t-butyl methacrylate),PBMA)智能材料具有高光学透过率、良好的溶剂响应特性以及飞秒激光直写技术对聚合物内部网格梯度化分布的能力,以摄像镜头为灵感,设计并成功制备了一种可进行角度偏转的微纳仿生复眼结构;分别进行了成像、聚焦和视场角等光学特征测试和化学溶剂的定向形变与响应幅度测试;对微纳复眼进行双场耦合操控,相较于同样几何参数的普通聚合物材质复眼,在不影响聚焦于成像效果的前提下,提升了约12%的观测范围。

关键词：微机械智能材料飞秒激光直写执行器复眼

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微机械压力传感器残余应力研究进展与分析

传感器与微系统 2018年第10期37卷 1-4,11页

作者：刘沙皓伦邢维巍李昊霖邹梦启北京航空航天大学仪器科学与光电工学院北京100191

对微机械压力传感器中的残余应力研究进展进行了综述。概述和总结了国内外微机械压力传感器的研究进展和存在问题,分析了残余应力对传感器的零点失调、零点温度系数、输出非线性和输出频率等方面的影响,总结了材料属性、加工温度等因素... 详细信息

对微机械压力传感器中的残余应力研究进展进行了综述。概述和总结了国内外微机械压力传感器的研究进展和存在问题,分析了残余应力对传感器的零点失调、零点温度系数、输出非线性和输出频率等方面的影响,总结了材料属性、加工温度等因素对残余应力的影响,展望了残余应力测量的发展和趋势。指出可以通过结构设计的优化等方式控制或利用残余应力,达到提高稳定性的目的。

关键词：微机械压力传感器残余应力性能

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微机械零件加工过程压力自动化控制方法设计

中国科技期刊数据库工业A 2023年第1期 0206-0208页

作者：张慧户超胡淑芳齐国庆姚文辉力博重工科技股份有限公司山东泰安271000

针对微机械零件的高精度控制问题,本文采用卡尔曼滤波和EWMA控制图形相结合的方法,实现了对微型机械零件的自动控制。对微型机床的加工工艺进行了全面的分析,确定了7个具有高精度控制要求的部件,利用卡尔曼滤波技术对加工过程中的干扰... 详细信息

针对微机械零件的高精度控制问题,本文采用卡尔曼滤波和EWMA控制图形相结合的方法,实现了对微型机械零件的自动控制。对微型机床的加工工艺进行了全面的分析,确定了7个具有高精度控制要求的部件,利用卡尔曼滤波技术对加工过程中的干扰噪声进行消除。在此基础上,利用先验均值和后验均值的方法,得到最优的K值,以求出最优的加工状态。通过对各参数的分析,建立了EWMA控制图,得出了具体的控制限参数。通过仿真试验,证明了所提出的算法能够准确地识别出加工过程中的干扰信号,并能有效地改善加工压力的稳定性。

关键词：微机械加工过程零件自动化压力设计控制方法

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光电镊——一种用途广泛的微纳操作工具

电子与信息学报 2023年第12期45卷 4566-4575页

作者：张帅龙李恭李凤刚徐冰睿李航符荣鑫北京理工大学机电学院北京100081 北京市智能机器人与系统高精尖创新中心北京100081 北京理工大学医工融合研究院北京100081 北京理工大学仿生机器人与系统教育部重点实验室北京100081 北京理工大学医学技术学院北京100081

光电镊(OET)是一种基于光致介电泳效应的微尺度光操控技术,可在流体场、光电场、生物力场耦合的复杂环境下对微小目标进行精准操控,在细胞操作、微机械系统等领域有着重要的应用。光电镊技术可以单独使用或与其他技术协同使用,应用十分... 详细信息

光电镊(OET)是一种基于光致介电泳效应的微尺度光操控技术,可在流体场、光电场、生物力场耦合的复杂环境下对微小目标进行精准操控,在细胞操作、微机械系统等领域有着重要的应用。光电镊技术可以单独使用或与其他技术协同使用,应用十分广泛。迄今为止,基于光电镊的研究主要集中在:微纳米材料的操作、组装和合成;单个细胞/分子的操作、分离和分析;细胞固有特性的分析和获取;细胞的电穿孔、融合和裂解;细胞封装生物材料和生物结构的制备;流体传输的光流体器件的开发。这些工作展示了光电镊技术优越的性能和独特的通用性和灵活性。该文系统地介绍了光电镊技术的现有应用,总结了该技术的应用前景、局限性及发展趋势。

关键词：光操控微机械光电镊微操作介电泳

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微机械气流式姿态传感器敏感机理有限元分析

压电与声光 2010年第1期32卷 42-44页

作者：刘玉洁朴林华翟新涛张福学北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100101 海洋石油工程(青岛)有限公司设计部山东青岛266520

该文对微机械气流式水平姿态传感器敏感机理进行了三维的有限元分析。利用ANSYS-FLOTRANCFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了微机械气流式水平姿态传感器敏感元件密闭腔体中气流速度在不同倾斜状态下的分布。阐明微机... 详细信息

该文对微机械气流式水平姿态传感器敏感机理进行了三维的有限元分析。利用ANSYS-FLOTRANCFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了微机械气流式水平姿态传感器敏感元件密闭腔体中气流速度在不同倾斜状态下的分布。阐明微机械气流式水平姿态传感器的敏感机理,为气流式水平姿态传感器的优化设计开辟了更精确的研究途径。

关键词：微机械气流水平姿态敏感机理三维