新型MEMS压电微能源驱动的乳化液泵站ZigBee振动监测系统研究

为确保矿用乳化液泵站安全运行,提出一种基于新型MEMS压电能量收集器的振动状态监测系统。器件为八悬臂梁-中心质量块结构,利用MEMS加工工艺制造,总体尺寸为7000 μm×7000 μm×400 μm;能源管理模块以LTC3331为核心设计,可稳定输出3.3 V直流电压;无线传感网络基于ZigBee技术构建,终端节点的振动加速度采样率控制在10 Hz。经振动台系统测试表明,微能源阵列输出电压最大可达1.47 V,系统供电稳定性较好;在30 m内节点具有良好的传输可靠性和实时性     

振动能量拾取MEMS压电式微能源研究

设计并制作了一种"四悬臂梁-中心质量块"结构的振动能量拾取微机电系统(MEMS)压电式微能源,实现了环境振动能量向电能的转换。首先利用溶胶-凝胶工艺完成锆钛酸铅(PbZrxTi1-xO3,PZT)压电薄膜的异质集成制备;然后通过MEMS工艺和引线键合技术进行器件基础结构的集成制造;最后借助振动测试系统对该器件的各项输出性能进行测试。测试结果表明,8Hz谐振频率工作状态下,该压电式微能源器件的输出电压峰-峰值随着加速度激励的增加呈线性增大,当加速度激励为10 m/s2时,该能量采集器件的输出电压峰-峰值为82.4mV。在器件两端加载2.0 MΩ的负载时,器件输出功率密度达最大值(为2.074 3μW/cm3)。     

MEMS红外光源定向辐射结构设计与分析

红外光源辐射利用率是制造高性能红外系统的关键,准直透镜因其减少红外光源的广角散射而大幅提高红外光源利用率。针对MEMS红外光源设计CaF2高红外透射材料的双凸曲面结构准直辐射透镜,使红外光线收敛呈准直辐射;由MEMS红外光源封装确定透镜最佳口径r＝6.48 mm,透镜焦距f＝7.2 mm,透镜厚度d?≤2 mm,用Zemax光学软件仿真优化,得出中间层厚度d＝0.309 mm。并进行透镜的聚光光路仿真分析和效果验证,为定向辐射 MEMS 红外光源研发提供最优的原型尺寸参数,极大提高设计效率。