毫米级无源微悬臂梁力值传感器件设计与制作

随着微纳技术、生物医学、航空航天等领域的发展,微小力值的计量得到了越来越广泛的应用。针对无源悬臂梁力值传感器的使用需求,研究了影响悬臂梁弹性系数的因素,设计了一组弹性系数为0.041~21.125N/m的无源悬臂梁力值传感器件,采用基于绝缘体上硅(SOI)硅片微机电系统(MEMS)工艺对器件进行制备,实验结果表明,制备的器件尺寸精度达到0.2%,器件的均匀性和成品率均可控。     

生物分子膜门电极AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)生物传感器研究

设计并制作了结构尺寸为毫米量级的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)生物传感器,采用数值分析的方法分析了器件传感区域长度与宽度比值及待测物调控二维电子气(2DEG)距离与感测信号之间的关系,给出了结构尺寸为毫米量级的AlGaN/GaN HEMT生物传感器的设计依据,以不同浓度的前列腺特异性抗原(PSA)为待测物,对制作的AlGaN/GaN HEMT生物传感器进行了初步测量,测试结果表明,在50 mV的电压下,毫米量级的AlGaN/GaN HEMT生物传感器的对PSA的探测极限低于0.1 pg/ml.实验表明毫米量级的AlGaN/GaN HEMT生物传感器具有灵敏度高,易于集成等优点,具备良好的应用前景.     

基于QT的智能转发器在浮标观测系统的研究与应用

目前我国在位运行的大型海洋浮标已有将近200套,并且其数量仍然在不断增长.本文研究了如何应用转发服务站实现对北斗卫星、CDMA、GPRS数据处理,介绍了中转服务站的原理、实现方法和功能特点,利用QT与SQL Server编程实现了一个稳定可靠、多功能、自动化的台站.最后展望了未来智能转发服务站的发展.     

风力发电机组的智能控制设计

本文将针对目前风力发电机组中广泛采用的两种发电机,即绕线转子双馈异步发电机和交流永磁同步发电机,介绍基于模糊逻辑智能控制方案。     

声压增强型压电微机械超声换能器

压电微机械超声波换能器(PMUT)在医疗成像、测距、无损检测和流量感应等领域有着广阔的应用前景。针对传统结构PMUT输出声压较低的问题,该文提出了一种集成亥姆霍兹谐振腔的声压增强型PMUT。构建了声压增强型PMUT的等效电路模型,模拟并对比分析了声压增强型PMUT和传统PMUT的轴上声压。结果表明在70 kHz谐振频率下,声压增强型PMUT沿z轴的输出声压比传统的PMUT沿z轴的输出声压高约42%。测距结果表明,集成了亥姆霍兹谐振腔的PMUT最远测距能力达到2.62 m,比传统结构的PMUT提升了27%。这种结构为PMUT在提升测距能力和拓宽应用场景方面提供了一种新思路。     

基于TDLAS一次谐波的二氧化碳温度测量

为了实现二氧化碳气体温度的实时、非接触测量,研究基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)的温度测量方法。根据单激光器的电流调谐特性和谱线对的选择标准,选取6241.402828 cm-1、6242.672190 cm-1处的两条对温度有不同依赖关系的二氧化碳谱线进行分析。针对二次谐波幅度法和一、二次谐波幅度比值法所存在的问题,提出应用一次谐波信号的TDLAS温度测量方案。首先测量两吸收谱线的一次谐波峰峰值和平均值,以峰峰值和平均值的比值作为单吸收线的输出,再以两吸收线输出值之比来实现气体温度的测量。实验结果表明:在200~1000K范围内,气体温度测量误差小于30 K。该温度测量方案可消除光强波动对温度测量产生的影响,且仅需检测一次谐波信号,系统结构简单,性能稳定,可以满足二氧化碳气体温度实时、非接触测量的需要。     

高动态位移ScAlN基超声换能器的设计及制作

超声探测作为重要的感知技术,其探测性能一直是学术界研究的热点。针对薄膜超声换能器谐振位移低,导致输出声压较低,从而影响探测性能的问题,该文提出了一种高动态位移的薄膜ScAlN基超声换能器结构,该结构直径为360 μm,中心处膜层由4根悬梁支柱固支,通过微机电系统（MEMS）微纳加工技术制作了换能器阵列。测试结果表明,该器件谐振频率下,中心处动态位移可达2.16 μm/V。此外,该结构使膜层振动模态转变为输出声压更高的活塞型模态,相关工作为空气介质中长距离超声测距传感器的研究奠定了基础。     

模糊控制在风力发电机组控制中的应用设计

本文通过模糊控制的基本概念、基本原理出发,阐述了模糊控制在风力发电机组控制中的应用设计。     

新型高频硅基超声雾化器的结构仿真及制作

设计并制作了一种液路自对准的高频硅基超声雾化器,利用有限元分析软件对器件的特性进行了系统的仿真分析,得到施加30V的激励电压后器件的阻抗特性,相应谐振频率下的位移、应力分布及变幅杆各部分振动位移随时间的瞬态变化图。结果表明,仿真分析与理论设计相符。最后,通过微机电系统(MEMS)工艺制备了谐振频率为1 MHz的硅基超声雾化器,为后期实验测试打好基础。     

基于压电微机械超声换能器的液体密度测量传感器

液体产品的密度检测是审核产品品质的重要手段之一。针对当前传统密度检测装置体积大、功耗高、不易在线检测的问题,该文设计并制作了一种基于压电微机械超声换能器(PMUT)的液体密度测量传感器。该传感器由两个PMUT(半径为500μm,空气中谐振频率为136 kHz)组成,分别作为发射端与接收端。实验测试结果表明,该传感器的谐振频率与液体密度成线性关系,在776～1 150 kg/m³密度范围内具有良好的响应,其灵敏度为17 Hz/kg/m³。