基于Allan方差的MEMS陀螺随机误差建模

针对由于MEMS陀螺随机误差较大而影响MEMS惯性测量系统测量精度的问题,提出一种利用Allan方差分析随机误差并建模的方法。在分析Allan方差原理的基础上,通过Allan方差分析法分离和辨识了MEMS陀螺仪的各项随机误差以及误差系数,并利用随机误差系数进行了数学建模。通过与ARMA模型比较,表明利用Allan方差建立的模型更加精确。该方法为MEMS惯性导航系统中姿态测量的误差补偿和滤波提供了新的思路,对提高MEMS惯性测量系统的测量精度具有一定的实际应用价值。     

MEMS仿生矢量水听器微结构的有限元分析

结合压电原理和仿生学理论,利用MEMS工艺制作的仿生矢量水听器,具有高灵敏度、宽频带、矢量性及高信噪比等特点。为了进一步提高水听器预测水下环境中声学特性的准确性并提高其固有频率,利用有限元方法对MEMS水听器仿生微结构进行优化分析。首先,对仿生微结构固有频率和灵敏度与其结构尺寸关系作了理论分析并画出不同微结构尺寸下的固有频率和最大应力曲线。其次,运用ANSYS软件对仿生微结构进行有限元仿真并画出固有频率和最大应力响应曲线。对比分析理论与仿真结果,得出当悬臂梁长、宽、厚及仿生纤毛的高度和半径分别为400, 80, 50, 1000和80 m 时,MEMS矢量水听器的性能得到最优化,同时对理论与仿真结果的差异进行了分析。     

宽带高增益双层硅基MEMS微带天线阵列

针对传统微带天线带宽窄和增益低等问题,设计了一种易与射频（RF）前端集成的硅基微带天线。该天线设计结合MEMS工艺,将高阻硅和低阻硅通过键合工艺形成双层硅基底,来改善微带天线介质基板的等效介电常数,有效增大了天线的带宽。同时通过在地面引入缺陷地结构（DGS）,有效的抑制谐波的产生。在此基础上设计了中心频率为10 Hz,22天线辐射阵列。仿真结果表明,天线相对阻抗带宽达到15.9%,增益超过10.9 dB,比传统微带天线有明显提升,同时满足引信中天线抗干扰的要求。     

具有快速分离效果多道微型气相色谱柱

采用MEMS技术设计了一种多道微型气相色谱柱,运用深槽刻蚀技术(DRIE),对器件刻蚀深400μm,微型色谱柱总长度为50cm,每道宽40μm,4道多道柱。采用静态涂覆法对色谱柱涂覆SE-54固定相。将多道色谱柱与30 m长的安捷伦HP-5毛细管柱多道色谱柱比较,烷烃混合物在两种柱内都被完全分离,混合物在多道柱内的保留时间比在毛细管柱内缩短了两倍,塔板数达到15342 plates/m,是毛细管柱的3倍。多道色谱柱被用于分离苯,甲苯及苯酚致癌组分,所有组分在1 min之内被完全分离。在时间上比之前报道的6 m长微型色谱柱缩短了3倍,实现了快速分离效果。     

基于FPGA的国产MSA009加速度计测试系统设计

针对国产MEMS加速度计MSA009的工作原理和输出特性,设计了一种测试系统,以Spartan II系列的XC2S30为主控芯片,并结合外围电路搭建了测试系统。基于ISE 8.1平台,采用VHDL硬件描述语言实现了对A/D转换芯片和Flash的控制,完成了加速度计输出信号的实时采集与存储。利用高精度三轴位置速率转台对测试系统进行试验验证,并对所采集的数据进行分析处理。经试验论证,该测试系统实现了对MSA009加速度计的测试,具有良好的实用性、稳定性。     

国产MEMS陀螺仪MSG7000D实时数据记录系统设计

针对国产MEMS陀螺仪MSG7000D拥有数字输出接口的特点,设计了一种基于FPGA的MSG7000D陀螺仪实时数据记录系统;该系统以FPGA为主控芯片,系统控制模块通过SPI串行通信接口与陀螺仪进行信息交换,从而实现对陀螺仪输出数据的记录、存储;利用三轴位置速率摇摆温控转台对系统设计进行试验论证;试验结果表明,文章设计的MEMS陀螺仪MSG7000D实时数据记录系统有效、实用,为该陀螺仪的后续工程应用奠定了基础,具有一定的工程应用价值。     

纳米颗粒增强镍基MEMS器件材料的蠕变性能研究

利用同步辐射LIGA微铸复合工艺,将纳米氧化物增强颗粒复合到微电子机械系统(MEMS)结构材料中。制作了专用夹具,采用微力材料试验机测量了纳米Al2O3颗粒增强镍基复合材料的强度为1GPa;将恒加载速率/载荷法和恒载荷法相结合,利用纳米压痕仪测量了该材料的室温蠕变速率敏感指数m。结果表明,LIGA复合技术得到的纳米颗粒增强镍基复合材料具有较高的强度;MEMS器件材料在室温下会发生蠕变;材料在相同压深下最大载荷不随加载速率而改变,加载段粘弹性和粘塑性变形极少;主要由局部高应力导致压痕蠕变;材料的蠕变速率敏感指数m值为0.004,说明纳米Al2O3颗粒可有效增强基体材料的抗蠕变能力;且不同恒.P/P下获得的m值基本相同,表示此种材料对加载速率不敏感。     

基于MEMS加速度计的无陀螺惯导系统

由于MEMS陀螺精度低、漂移大,使得MEMS陀螺和加速度计构成的微惯性导航系统(Micro-INS)的精度很低,导航定位误差发散很快,不能满足载体进行导航定位定姿的要求.而相对MEMS陀螺,MEMS加速度计精度较高,据此提出用MEMS加速度计来构成的无陀螺微惯性导航系统(Gyro FreeMicroInertial N...     

微型红外辐射探测芯片的设计及实验研究

针对太阳辐照度测量仪器高性能及微型化的要求,研究了一种绝对辐射计的关键器件——微机电系统(MEMS)微型红外辐射探测芯片.该芯片以在红外宽光谱范围内具备高吸收率的镍磷黑膜层吸收辐射,以高机械性能、高热导率且绝缘的金刚石材料作为基片,利用集成的薄膜电阻丝进行电加热等效.制备的镍磷黑红外吸收膜层的表面具有较多无规则微孔,其...     

基于MOEMS扫描微镜的近红外光谱仪分光系统结构

针对近红外光谱仪由于红外CCD导致的红外光谱仪高成本问题,提出用MOEMS微镜阵列进行光路结构改进,并且解决了红外光谱仪成像像斑不规则从而难以采用MOEMS微镜阵列进行光谱扫描的问题,设计了一种新的分光成像结构.该结构基于全息凹面光栅理论来规则光谱成像的像斑,采用光学设计软件ZEMAX和针对特定像差评判标准的优化算法,...