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折叠梁式振动能量采集器的设计

传感技术学报 2020年第9期33卷 1246-1253页

作者：王海史宁张丽杨春来郑衍畅文莉安徽工程大学机械与汽车工程学院安徽芜湖241000 中国科学技术大学安徽合肥230000

单自由度压电能量采集器因其结构特点,其有效工作频带范围较窄,难以在实际的无线传感器网络节点和可穿戴设备等领域应用。本文提出一种基于折叠梁结构的压电振动能量采集器,以提高采集器的工作带宽。首先,对折叠梁式振动能量采集器进行... 详细信息

单自由度压电能量采集器因其结构特点,其有效工作频带范围较窄,难以在实际的无线传感器网络节点和可穿戴设备等领域应用。本文提出一种基于折叠梁结构的压电振动能量采集器,以提高采集器的工作带宽。首先,对折叠梁式振动能量采集器进行理论建模及有限元分析,其次,分析不同质量块的质量对所提出的能量采集器的影响,最后,对所提出的能量采集器进行实验研究,实验结果表明,在频域为0~100 Hz,加速度为0.3 g的条件下,"L"型振动能量采集器的工作带宽为1 Hz,"Z"型振动能量采集器的工作带宽为3 Hz,扩增为"L"型带宽的300%,其次,"Z"型振动能量采集器在0.2 gn,0.25 gn,0.30 gn激励下的最佳匹配负载电阻分别为0.21 MΩ,0.27 MΩ以及0.21 MΩ,最大输出功率为509.122 mW,921.926 mW以及1331.230 mW,初步验证了折叠梁式能量采集器的性能。本文所提出的折叠梁式能量采集器可以兼顾降低谐振频率和增加低频段的谐振阶数的需求,有效提高了能量采集效率,为待供能设备提供充足的电能。

关键词：谐振频率谐振阶数压电能量采集器折叠梁

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折叠梁刚度的误差灵敏度分析

机械设计 2010年第2期27卷 80-83页

作者：周吴何晓平苏伟李柏林陈黎丽西南交通大学机械工程学院四川成都610031 中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900

对MEMS中并联或串联组合而成的两种折叠梁形式的总刚度进行了分析,分析了两种梁在总刚度相同的条件下对加工误差的灵敏度,指出在加工误差不可避免的情况下,选择合适的折叠梁结构来满足具体的运用要求。得出:除发生误差的情况之外,折叠... 详细信息

对MEMS中并联或串联组合而成的两种折叠梁形式的总刚度进行了分析,分析了两种梁在总刚度相同的条件下对加工误差的灵敏度,指出在加工误差不可避免的情况下,选择合适的折叠梁结构来满足具体的运用要求。得出:除发生误差的情况之外,折叠梁对误差的灵敏度比单梁小得多。运用CoventorWave软件对梁结构在随机相对误差下进行了有限元仿真分析,验证了理论分析的正确性。

关键词：折叠梁误差相对误差灵敏度微结构

一种弹性折叠压电悬臂梁的结构设计及发电特性研究

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机械与电子 2018年第7期36卷 15-18页

作者：顾睿洋姜添曦何清波中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230026

针对传统悬臂梁振动发电频带窄的问题,提出了一种弹性折叠梁结构。仿真分析了该结构的振动特性,探讨了结构参数变化对共振频率的影响,搭建了振动发电测试系统,通过实验验证了该结构的发电能力。实验结果表明,相较于传统悬臂梁,弹性折叠... 详细信息

针对传统悬臂梁振动发电频带窄的问题,提出了一种弹性折叠梁结构。仿真分析了该结构的振动特性,探讨了结构参数变化对共振频率的影响,搭建了振动发电测试系统,通过实验验证了该结构的发电能力。实验结果表明,相较于传统悬臂梁,弹性折叠梁具有更低的共振频率,利用多个频率接近的模态可以显著拓宽频带宽度,在振动发电方面具有明显优势。

关键词：折叠梁低频多模态振动发电

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压电折叠梁微执行器的低电压优化设计

传感技术学报 2008年第3期21卷 465-468页

作者：方华军刘理天清华大学微电子学研究所中国北京100084

采用理论分析和有限元数值模拟相结合的方法,对压电折叠梁微执行器在低电压下工作时的器件结构进行优化设计。首先通过理论分析获得优化的器件结构参数,再通过有限元模拟验证理论分析结果。在器件设计中,通过综合考虑制造工艺、工作条... 详细信息

采用理论分析和有限元数值模拟相结合的方法,对压电折叠梁微执行器在低电压下工作时的器件结构进行优化设计。首先通过理论分析获得优化的器件结构参数,再通过有限元模拟验证理论分析结果。在器件设计中,通过综合考虑制造工艺、工作条件、器件应用的可靠性,对压电悬臂梁长度、单晶硅层厚度、折叠梁级数,以及工作电压进行折衷优化,获得低电压应用时最佳的器件参数。

关键词： MEMS 压电折叠梁微执行器

残余应力对z轴硅微机械振动陀螺仪性能的影响

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机械工程学报 2005年第6期41卷 228-232页

作者：裘安萍苏岩王寿荣周百令东南大学仪器科学与工程系南京210096

z轴硅微机械陀螺仪采用体硅薄片溶解法制作,在加工过程中引入了残余应力。从理论上分析了残余应力对z轴陀螺仪工作模态的影响,并采用有限元软件进行了仿真。仿真结果和试验表明,第一回合设计的z轴陀螺仪驱动轴受到张应力作用,应力值约... 详细信息

z轴硅微机械陀螺仪采用体硅薄片溶解法制作,在加工过程中引入了残余应力。从理论上分析了残余应力对z轴陀螺仪工作模态的影响,并采用有限元软件进行了仿真。仿真结果和试验表明,第一回合设计的z轴陀螺仪驱动轴受到张应力作用,应力值约为20～30MPa;检测轴受到压应力的作用。在此基础上提出了两种应力释放结构的设计方案,折叠梁结构的设计和应力释放槽的开设。由第二回合设计的z轴陀螺仪试验结果表明,陀螺仪结构内残余应力得到了较好地释放,大大提高了陀螺仪结构的机械灵敏度。

关键词：残余应力机械灵敏度折叠梁应力释放槽

基于垂直扭转梳齿驱动结构的硅微机械扭转微镜的设计加工与表征(英文)

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纳米技术与精密工程 2006年第2期4卷 122-127页

作者：栗大超吴文刚袁勇郝一龙胡小唐天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 北京大学微米纳米加工技术国家重点实验室北京100871

为了改善扭转微镜的机电耦合特性和光学特性,提出了一种新的基于SOI硅片的垂直扭转梳齿静电驱动结构．通过有限元与边界元方法,对不同厚度扭转梁的机电耦合特性进行了数值模拟,得到了相应的阈值电压和吸合电压,并提出了几种新的折叠梁结... 详细信息

为了改善扭转微镜的机电耦合特性和光学特性,提出了一种新的基于SOI硅片的垂直扭转梳齿静电驱动结构．通过有限元与边界元方法,对不同厚度扭转梁的机电耦合特性进行了数值模拟,得到了相应的阈值电压和吸合电压,并提出了几种新的折叠梁结构,以进一步改善器件的机电耦合特性;通过力学分析,从理论上推导了垂直扭转梳齿静电驱动方式微镜的最大扭转角度、阈值电压、扭转刚度以及固有频率,获得了结构参数对器件机电耦合特性的影响机制;最后,利用比例散射理论讨论了表面粗糙度、入射光束波长和入射角度等参数对微镜表面光学反射性能的影响,并利用原子力显微镜测量了微镜的表面粗糙度．理论模拟与实验研究表明,基于SOI硅片和垂直扭转梳齿结构的硅微机械扭转微镜可显著降低器件的驱动电压,提高器件的机电耦合特性和微镜表面的光学反射特性．

关键词：光学微镜垂直扭转梳齿驱动折叠梁光学反射硅微加工

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单刀双掷RF MEMS开关的研究与设计

Journal of Semiconductors 2007年第4期28卷 604-609页

作者：黄继伟王志功东南大学射频与光电集成电路研究所南京210096

介绍了一种基于横向金属接触的DC-5GHz单刀双掷RF MEMS开关的研究与设计.横向金属接触开关包括了一套有限的共面波导(FGCPW)传输线和左右摆动的悬臂梁.为了降低开启电压,设计了一种曲折型的折叠梁结构,通过理论分析与仿真实验验证了该... 详细信息

介绍了一种基于横向金属接触的DC-5GHz单刀双掷RF MEMS开关的研究与设计.横向金属接触开关包括了一套有限的共面波导(FGCPW)传输线和左右摆动的悬臂梁.为了降低开启电压,设计了一种曲折型的折叠梁结构,通过理论分析与仿真实验验证了该结构的可行性,并利用Metal MUMPs工艺加以实现.测试结果显示,该开关在5GHz处的插入损耗为0.8dB,回波损耗大于20dB,隔离度为40dB.测得最低开启电压为33V.

关键词：单刀双掷 RF MEMS 折叠梁横向接触

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微谐振器结构性能的有限元分析

计算机仿真 2013年第2期30卷 89-92页

作者：孙科宫海波亓盛元中国飞行试验研究院陕西西安710089

微谐振器是试飞测试系统的重要组成部件,微谐振器的性能影响到试飞测试系统的精确度。为了提高微谐振器的性能,在传统结构的基础上,提出改变微谐振器中折叠梁、驱动梳齿等结构的尺寸来改善其性能。运用有限元法对不同结构尺寸下的微谐... 详细信息

微谐振器是试飞测试系统的重要组成部件,微谐振器的性能影响到试飞测试系统的精确度。为了提高微谐振器的性能,在传统结构的基础上,提出改变微谐振器中折叠梁、驱动梳齿等结构的尺寸来改善其性能。运用有限元法对不同结构尺寸下的微谐振器进行模态、品质因子分析。仿真结果表明,横向微谐振器的一阶模态频率的大小很大程度上受到折叠梁尺寸的影响;静电梳齿的尺寸设计中,梳齿的宽度是影响驱动力和品质的一个关键因素。仿真结果表明,对提高微谐振器的性能具有一定的指导意义。

关键词：微谐振器折叠梁有限元

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专利发明

科学技术创新 1997年第11期 15-16页

客车行李装卸机本产品由梯式底座、主轴、旋转轴、竖梁、横梁、折叠斜梁及液压传动装置组成。底座安装在客车后部,其上端与主轴相连,两竖梁和两横梁的一端安装在主轴上,两竖梁另一端连有穿杠,两横梁另一端和折叠斜梁一端安装在旋转轴上... 详细信息

客车行李装卸机本产品由梯式底座、主轴、旋转轴、竖梁、横梁、折叠斜梁及液压传动装置组成。底座安装在客车后部,其上端与主轴相连,两竖梁和两横梁的一端安装在主轴上,两竖梁另一端连有穿杠,两横梁另一端和折叠斜梁一端安装在旋转轴上两折叠梁另一端与两竖梁的中部铰接,液压传动装置的两油缸活塞杆亦安装在旋转轴上。目前,各种类型的长途客运

关键词：汽车轮胎余压透平有压性余能涡轮高炉煤气液压传动装置横梁客车客运车辆斜梁主轴传动轴折叠梁挡泥板地砖地面砖长途客运锁扣专利发明夜间行驶