压电陶瓷致动器自适应逆控制方法的研究

压电陶瓷器件在精密定位和微位移控制中得到了广泛的应用，但是它也存在着迟滞，蠕变和位移非线性等不足，该文将自适应逆控制思想应用于对压电陶瓷致动器的控制，通过对其机电变换特性的分析，用自适应法建立压电陶瓷的迟滞蠕变模型和逆模型，并且在此基础上建立实验系统，对压电陶瓷致动器进行自适应逆控制法的研究，实验数据分析结果表明，该控制方法有良好的学习功能，系统的输出线性误差从28．1％减少到1．56％。     

基于PZT的微驱动定位控制方法的研究

介绍了基于PZT的一维微动工作台，采用平行板机构，对其进行了有限元分析设计。使用精密光栅进行位移闭环检测，采用模糊PI控制算法对系统进行控制，既具有模糊控制灵活而且适应性强的优点，又具有PI控制精度高的特点。实验证明了该方法的有效性。     

金属Cu表面三维齿状微图形的复制加工——约束刻蚀剂层技术 (CELT)的应用

主要介绍了一种Cu的CELT加工的化学刻蚀体系和捕捉体系 ,并通过控制刻蚀时间、刻蚀电流、刻蚀剂浓度、捕捉剂浓度等实验参数和优化电化学模板的制作工艺 ,以规整的齿状结构为模板 ,在Cu的表面实现了三维微结构的复制加工 ,得到了与齿状结构模板互补的三维微结构 ,用SEM和AFM对实验结果进行了表征 ,表征结果证明约束刻蚀剂层技术在金属三维加工方面的可行性和潜在优势。金属Cu由于具有优良的导热导电性能以及很好的延展性 ,在微系统 (也称微机电系统 )中应用广泛 ,因此对Cu的刻蚀加工对微系统技术的发展具有重要的意义。约束刻蚀剂层技术 (ConfinedEtch antLayerTechnique简称CELT)作为一种新型的微加工技术[1] ,能够加工复制出复杂三维结构 ,到目前为止 ,该技术已成功应用于Si、GaAs等材料微结构的复制加工[2 ,3] 。     

基于压电驱动的靶球筛选操作机理及实验研究

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Φ50～400 μm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％.     

基于双轴旋转结构的ICF靶器件精密装配实验研究

针对惯性约束激光核聚变(ICF)靶零件夹持和装配过程中存在的重载荷与高检测分辨率之间的装配难题,该文提出了一种基于双轴旋转结构的微装配方法。首先通过分析装配目标器件(铝套筒,金腔和半腔)的特点,制定了精密装配总体结构方案。然后介绍双轴旋转装置并对相应的传感器进行标定,并进一步对集成传感器的双轴旋转装置进行角度偏转测试,可检测最小0.01°的偏转。实验表明,该双轴旋转装置能灵敏地检测到微小的偏转,并且传感器对双轴旋转具有“置零”的能力,通过该装置可在无视觉引导的情况下完成目标件的装配。     

金属铜表面的三维齿状图形的化学微加工

金属铜表面的三维齿状图形的化学微加工;约束刻蚀剂层技术(CELT);化学刻蚀     

微圆盘电极技术测定表面化学微加工时的约束刻蚀剂浓度分布

利用微圆盘电极技术, 测定了KBr、L-胱氨酸和硫酸组成的刻蚀溶液体系中Pt电极表面电化学氧化产生的刻蚀剂Br2浓度分布, 为约束刻蚀剂层技术(CELT)中刻蚀体系的选择和优化提供更直观的依据. GaAs表面CELT微加工实验证明了用微圆盘电极测得的表面刻蚀剂的浓度分布趋势与微加工实验所得到的结果一致     

Capillary Interactions between a Probe Tip and a Nanoparticle

To understand capillary interactions between probe tips and nanoparticles under ambient conditions, a theoretical model of capillary forces between them is developed based on the geometric relations. It is found that the contribution of surface tension force to the total capillary force attains to similar order of magnitude as the capillary pressure force in many cases. It is also shown that the tip shape and the radial distance of the meniscus have great influence on the capillary force. The capillary force decreases with the increasing separation distances, and the variance of the contact angles may change the magnitudes of capillary forces several times at large radial distances. The applicability of the symmetric meniscus approximation is discussed.     

基于压电陶瓷驱动的微操作手研究现状

微操作手是微操作机器人的重要组成部分，首先介绍了国内外研制的几种典型微操作手。在此基础上，对于微操作手的关键技术，从机构、驱动、传感、检测几个方面进行了论述，在机构上，介绍了微位移定位机构的特点；在驱动方式上，论述了压电陶瓷的驱动方法；在微位移检测上，介绍了几种纳米微位移检测手段。最后，阐述了微操作手的发展趋势：微型化、集成化、智能化，达到纳米级或更高的定位精度。     

基于碰撞升频的MEMS压电振动能量采集系统

论文提出了一种基于碰撞升频机制的微型压电能量采集系统,由一对共振频率不同的悬臂梁平行叠放组成.在外界低频振动激励下,底部低频S形金属曲梁产生共振,在运动过程中碰撞顶部高频微型压电直梁,从而将低频环境振动转换为高频压电梁的振动,解决了压电直梁的固有频率与外界激励频率不匹配问题.论文建立了压电悬臂梁受迫振动、压电悬臂梁与金属悬臂梁碰撞耦合振动的动力学模型,讨论了压电悬臂梁的电压输出特性.通过实验测试了压电能量收集系统和单个压电悬臂梁的开路电压并计算了输出功率,结果表明当振动加速度为1.0g时,升频式压电能量采集系统在25 Hz的激振下输出功率达到8.6 μW,高于单个压电悬臂梁的最大输出功率.