微课在“电路与模电”实验课教学中应用研究

为更好的提高实验教学效果,将微课引入“电路与模拟电子技术”实验教学,将实验仪器操作、实验涉及理论、仿真实验、拓展实验等多方面实验内容录制成微课,辅助学生学习、完成实验,解决传统实验教学课时少,内容多、实验模式固定、实验结果单一等问题,帮助提高学生实践应用能力。     

差动式光纤微弯传感器

设计了一种新型的差动式光纤微弯传感器，并对传感器的位移特性和应变特性进行了实验研究。该传感器的特点是不仅可以测量位移、应力、应变等参量的大小，还可以判断参量的方向，且灵敏度比单一传感器增加一倍。实验证明，通过在传感器中加入变形齿限位装置和光纤定位槽，大大改善了差动式光纤微弯传感器的敏感性能和实用性。     

宏-微脉冲激光激发钠信标回波光子数的数值模拟

宽带、圆偏振的宏-微脉冲激光能够有效地激发大气中间层钠原子,为自适应光学波前探测提供较多的回波光子数。在二能级光学Bloch方程的基础上,考虑不同大气湍流模式下激光光强在大气中间层的分布,通过数值模拟的方法,计算三种大气湍流模式下的钠信标回波光子数,然后根据经验确定大气相干长度的范围,估算宏-微脉冲激发钠信标回波光子数的平均值,所得的平均值与实验测量值比较接近。由于宏-微脉冲激光与钠原子作用可以忽略反冲、下抽运、地磁场等因素的影响,因此可以用计算有效截面的方法估算钠信标回波光子数。但是由于这种方法没有考虑激光的偏振态、光束质量因子以及光强的随机分布对钠原子激发态概率的影响,导致计算结果偏小。     

基于间隙光纤光栅的微间隙与温度同时测量技术

间隙光纤光栅(g-FBG)兼具菲索干涉和相移光纤光栅(PSFBG)的特征,仿真研究和分析了g-FBG反射谱中菲索干涉谱型和相移光纤光栅谱型对微间隙和温度的敏感特性,提出了一种同时测量微间隙和温度的方法,并建立了测量模型。搭建g-FBG实验系统,测试了不同间隙下的反射谱,验证了仿真结果,数据分析表明微间隙测量误差小于±5nm;制作g-FBG传感头,实现了位移和温度的同时测量,温度灵敏度为8.3pm/℃,测量精度可达0.1℃。基于g-FBG的微间隙与温度同时测量技术具有精度高、体积小和设计灵活等优点。通过建立微间隙与温度的关联方程,可补偿由于温度变化对间隙测量的影响,实现温度无关的微间隙测量。     

微陀螺仪的真空回流封装工艺研究

利用热传导理论,对微陀螺仪在真空回流炉中的封装过程进行了数值模拟,得到了当焊料熔化时,加热台台面与微陀螺仪的焊料层的温度梯度值约为30℃,然后根据数值计算结果设计,并在自行研制的真空回流封装炉进行了微陀螺仪封装实验。通过对实验结果进行分析,获得了微陀螺仪在真空回流炉中封装的最佳工艺参数,即在微陀螺仪上施加0.7 N的正压力,加热台按照设定曲线加热到350℃,保持恒温时间5 min,使焊料达到最佳熔化状态。研究结果对微陀螺仪真空封装时工艺参数的优化以及提高采用金锡焊料封装的可靠性和耐久性具有指导意义。     

红外焦平面用面阵微透镜的氩离子束刻蚀制作

讨论了制作大面阵矩底拱面状微透镜阵列的工艺条件，给出了氩离子束刻蚀制作红外焦平面用面阵微透镜的离子束刻蚀速率的经验关系式，通过实验获得了光电材料几种常用的氩离子束刻蚀速率与氩离子束能量之间的关系曲线，用扫描电子显微镜测量了所制微透镜阵列的微结构形貌特征。     

星载固态功率放大器低气压放电和微放电研究

论述了低气压放电与微放电的产生机理。以要求在低气压和真空环境下能正常工作的某星载微波固态功率放大器为例,详细介绍了在设计和生产中对低气压放电和微放电所采取的预防措施,重点从放气孔设计、多余物和污染物的控制、结构件设计和表面处理等方面进行了详细论述。对C波段20 W固态功率放大器进行了低气压实验和真空实验,并进行了性能测试。结果表明,产品在实验过程中其幅频特性、频谱和电流与常压状态相同,无异常情况。该产品在卫星实际环境中工作正常,也证实了星载微波固态功率放大器在设计和生产中采取措施的有效性和必要性。     

Si-玻璃阳极键合失效机理研究

在采用Si-玻璃阳极键合技术制备微惯性传感器的过程中,实验发现键合圆片中心区域键合失效。通过对键合机理和工艺过程进行分析,认为湿法腐蚀工艺引入钾离子(K+)污染是造成键合失效的主要原因,也可以对键合失效现象给出合理的解释。改变工艺参数进行了键合对比实验,结果表明,未受K+污染的键合圆片没有发生键合失效现象。提出了解决键合失效问题的两种方案,并首次提出在Si片表面生长氧化层提高失效区键合强度的方法;从理论上分析了增加SiO2介质层的可行性。强度测试结果表明,在SiO2厚度为150nm时,键合剪切强度达到14MPa,验证了方案的可靠性。利用上述方法制备出微加速度传感器敏感结构。     

低压高频PWM DC/DC转换器芯片设计

便携式电子设备对电源管理芯片的设计提出了新的挑战。文中采用新的设计方法和思路 ,设计了一个开关电源PWMDC/DC转换器芯片 ,启动电压最低至 1V ,功率管开关频率高达 6 0 0kHz,采用PWM PFM间歇工作方式 ,较好地克服了开关电源轻负载时效率低的问题 ,电源效率一直保持较高 ,适用于寻呼机、手机等便携式电子设备。     

GCr15轴承钢表面的激光凹/凸微织构工艺

采用光纤激光器对GCr15轴承钢试样表面进行了激光织构加工,使用共聚焦显微镜观察了微织构的形貌,分析了功率、脉宽、重复次数对织构点形貌的影响。试验结果表明,织构点直径随脉宽的增大而增大,在一定脉宽范围内,织构点深度随脉宽的增大而明显增大;在单脉冲作用下,当脉宽为1000μs时形成凸起形貌,当脉宽增大到5000μs以上时形成凹坑形貌;随着功率的增大,织构点的直径和深度增大;随着重复次数的增加,热效应尤为明显,凹坑先逐渐变深然后部分被填平,凸起高度先不变然后急剧增大。研究验证了同一台激光器同时实现凹/凸微织构的可行性,为实现表面不同形貌的加工提供了新的思路。