基于几何莫尔效应的剪应力传感器设计研究

结合风洞检测剪应力对高灵敏度和高响应频率传感器的设计要求,提出了基于莫尔效应转化敏感元件位移的微型光栅式剪应力测量方式.针对传感器的机械灵敏度、线性度和谐振频率的应用要求对敏感元件进行设计,并在敏感元件结构设计尺寸的基础上对莫尔条纹灵敏度及其相位变化进行分析计算,完成微型光栅式剪应力传感器的结构设计流程.     

A two-dimensional high-frequency electrostatic microscanner

The design of a two-dimensional high-frequency electrostatic microscanner is presented, and an improved method for routing isolation trenches is investigated to increase the reliability and mechanical stability of the resulting device. A sample device is fabricated and tested using an optimized micromachining process. Measurement results indicate that the sample device oscillates at inherent frequencies of 11586 and 2047 Hz around the two rotational axes, thereby generating maximum twisting angles of ±7.28° and ±5.63°, respectively, under two square waves of 40 V. These characteristics confirm the validity of our design and satisfy the requirements of a laser projector with VGA standards.     

一种基于PIN结的硅基微型核电池研究

针对PN结式微型核电池由于衬底掺杂浓度较大而造成的少子寿命短,收集效率低等缺点,提出使用硅基PIN结作为微型核电池的换能结构,构建了PIN换能结构的电学模型,并对其性能影响因素进行了分析和仿真,优化了换能结构参数.完成换能结构加工之后,分别使用⁶³Ni,¹⁴⁷Pm和²⁴¹Am对换能结构进行了辐照实验.实验结果表明,PIN换能结构通过增加耗尽层宽度来增大电子空穴对的收集空间,通过使用保护环来降低漏电流,能够有效提高短路电流和开路电压,最终提升能量转换效率. 关键词： 微型核电池 辐射伏特 微机电系统 PIN结     

基于状态约束的MIMU/磁强计组合姿态估计滤波算法

构建了基于MEMS技术的陀螺、加速度计、磁强计及空速计组合的微小型飞行器姿态测量系统.研究了基于四元数的扩展卡尔曼滤波算法.取姿态误差四元数和陀螺随机漂移构建状态向量,通过误差四元数微分方程和陀螺随机误差模型建立卡尔曼滤波状态方程,采用速度信息实时补偿加速度计输出值得到重力矢量,利用重力矢量估计水平姿态,通过滤波补偿姿态误差,降低了对陀螺的精度要求.将状态向量之间的约束方程作为伪量测方程引入到量测模型中,解决了由于状态向量相互约束导致的滤波发散和奇异.动态飞行滤波噪声的自适应调整增强了系统性能.仿真和实验表明,该滤波算法能够有效避免系统的漂移,提高系统测量精度和稳定性.     

微型可编程光栅最大闪耀角的理论分析与实验

在微机电系统技术的基础上,采用两层多晶硅表面微加工工艺.设计并加工制作了一种闪耀角可调式的微型可编程光栅.介绍了微型可编程光栅的基本工作原理及结构设汁特点.针对其最主要的一个光学参量--最大闪耀角,根据设汁的光栅结构尺寸进行了理论计算,并利用ANSYS有限元仿真结合Matlab软件的数据处理功能进行了数值模拟.没计并搭建了一个简单易操作的光学实验系统,对最大闪耀角进行了实际测量.结果表明.理论计算、数值模拟以及实际测量的最大闪耀角非常吻合,制作的微型可编程光栅的最大闪耀角超过5°.     

Two-dimensional microscanner for laser projection

The design of a two-dimensional(2D) microscanner actuated electrostatically is presented,and a silicon-oninsulator(SOI) micromachining process is utilized to fabricate the sample.The microscanner can oscillate at inherent frequencies of 1146 and 360 Hz around two rotational axes,generating maximum twisting angles of ±10 and ±5.3 under two 10-V square waves,respectively.A monochromatic laser projection system based on Lissajous pattern is demonstrated using the developed microscanner,revealing an image resolution of 168×56 at 20 frames per second.     

一种新型微机电系统扫描镜的谐振频率研究

在微光机电系统(MOEMS)技术的基础上,采用绝缘体上硅(SOI)的体硅加工工艺,设计并加工制作了一种新型的静电驱动的谐振式微机电系统(MEMS)扫描镜。介绍了其基本工作原理及结构设计特点;理论计算了圆形和方形两种结构的尺寸扫描镜的谐振频率,并利用ANSYS有限元软件进行仿真;设计并搭建了一个简单易操作的光学测试系统,对研制出的MEMS扫描镜(7.1mm×5.2mm)进行扫描角度测试。利用该器件参数激励的迟滞频率特性,对其谐振频率进行实际测量。同时,为验证其所测谐振频率的准确性,利用激光多普勒测振(LDV)系统对其进行测试。在工作电压10V,方形和圆形扫描镜的驱动频率分别为556Hz和596Hz时,机械扫描角度分别可达到约6°和5°,谐振频率分别约为300Hz和277Hz。并分析误差产生的原因及其结果。