基于隧道效应的振动检测反馈系统设计

针对扫描隧道效应对环境的苛刻要求,旨在设计一种主动隔振系统提高STM工作的稳定性,主要基于隧道效应的原理搭建闭环控制系统,主动适时的响应和补偿振动的干扰.硬件部分包括以DSP为核心的高速精确的测控电路,软件部分解决了数字滤波和PI控制算法在提高控制性能上的关键问题.并利用仿真现象和实验结果进行控制特性和动态响应的分析,证明其良好的实时控制效果.     

扫描隧道显微镜扫描模式研究

在对扫描隧道显微镜模式的研究的基础上,首次提出“符合扫描”模式,不但从理论上消除了原有扫描模式带来的测量误差,而且还使测量速度提高了70％,这种模式可以应用于几乎所有扫描探针显微镜仪器的Z轴反馈控制,对原子量级信息读取速度和精度的提高具有重要意义。     

基于相关拟合校准技术的MEMS平面微运动纳米精度测量

微电子机械系统（MEMS）谐振器周期运动过程中各个时刻的运动特性及其动态特性参数为MEMS器件的设计提供重要参考．提出一种基于相位相关技术的亚像素运动估计算法，可对相关拟合方法进行误差校准补偿，从而提高对物体运动的分辨力，实现纳米精度测量．利用该算法对MEMS器件的运动历程做分析，得到特定驱动频率下MEMS器件的幅度一相位曲线．利用扫频测量原理，获得了MEMS器件的幅频特性．实验结果表明，该方法具有较好的测量精度，测量分辨力优于5nm．     

MEMS三维微触觉测头的低频振动测试系统

针对一种MEMS三维微触觉测头，构建了基于Suss Microtec三维微定位器和PI压电陶瓷的动态测试装置，对测头的动态性能进行了表征．分别测试了测头在轴向和横向负载下对不同幅度低频振动信号的响应情况，研究了测量过程的短时重复性能．结果表明，压电陶瓷位移。电压曲线的非线性误差在轴向测量模式下小于0．102％，横向测量模式下小于0．507％     

利用AFM在不同加工参数下实现纳米加工

利用扫描探针显微镜(SPM)进行电场诱导氧化加工的方法可应用于半导体微型器件和纳米电子器件的加工制作，文中研究了原子力显微镜(AFM)电场诱导氧化理论以及一些加工参数(偏置电压和加工速度)对加工结构尺寸的影响，并提出了阈值电压的概念，通过实验得出了偏压越大，加工线尺寸越大的结论，并指出随着加工速度的增大，加工线宽和线高都减小，且加工线高度和加工速度近似呈负对数关系，实验是在H钝化的Si表面上进行的。     

模糊控制在大载荷高精度液压控制系统中的应用

在全尺寸采油工具综合参数检测与试验系统中，需要在全量程内对大载荷变化的液压系统进行高精度控制，常规的控制方式容易导致很大的控制偏差甚至超限．利用模糊理论，研制了适用于液压控制的模糊控制算法．在大庆油田两年多的实际应用证明，这种算法有效地避免了应用常规算法容易引起的控制量的振荡和过冲，提高了载荷施加的精度，在0～1000kN量程范围内，载荷的最大偏差为1kN，全量程控制精度优于0．2％．进而提高了井下采油工具检验和采油工艺试验研究数据的准确性和可信度，使该系统成为有实际应用价值的检验与试验研究系统。     

利用超声波检测流量的高精度系统

讨论了超声波在流体内传播过程中流速补偿问题，建立了流量测量的数学模型，并给出测量系统的结构框图。针对超声检测流量中的流场分布情况，采用高电压窄脉冲信号触发超声波发射电路、高频振荡计数与相敏检波相结合的高精度在线检测方法提高测量的精度，并利用系统内存储的测量环境数据和实际测量时的温度对测量结果进行补偿，保证测量的稳定性；分析了测量误差来源以及消除误差的方法。     

菜挤河后造山盆地构造演化特征

依据菜挤河的构造特征、各构造单元的基本特征、构造变形层次及变形序列、新构造运动、地质发展史,阐述了菜挤河地区后造山盆地的形成.该盆地具有沉积建造类型多样、变质作用类型复杂、火山岩浆活动频繁、地壳运动具多阶段、多层次的复杂构造格局等特征.     

压电微悬臂梁振动能量采集器谐振频率和功率的研究

压电振动能量采集器可将自然界中广泛存在的机械振动能转换为电能，并且一直向微型化电源的目标迈进．为此，以矩形压电微悬臂梁结构作为换能单元，通过时压电层等效电流源和单相桥式整流电路的理论及相关公式的推导，得出微能量功率的计算公式．通过分析看出，在实际设计压电振动能量采集装置时，可采用适当增加质量块质量和减小梁长度的方式来满足整体结构在自然环境中实现低频谐振、获得较大的功率输出的设计要求．     

压电探针应用于原子力显微镜液体成像的研究

研究了采用微悬臂梁上集成的ZnO压电薄膜作为微驱动的探针的直接激振方法,比较了间接激振和直接激振方法下探针在液体中的振动性能,以标准生理溶液中的海拉细胞为样品,对原子力显微镜在液体环境下轻敲模式的成像性能进行了实验研究.研究表明,采用压电探针的直接激振方法在探针振动的幅频曲线中仅有单一谐振峰,可以避免在压电陶瓷管激振方法下由液体振动造成的寄生谐振峰,因此使用压电探针不仅提高了探针振动频率的控制精度,而且减小了针尖对样品的损坏,还提高了仪器的带宽和成像速度.对于512×512点阵和60μm×60μm范围的图像,使用该方法可将采集速度由原来的2~3 min/帧提高到15~20 s/帧,并且扫描速度的提高对原子力显微镜在动态过程中的研究有着重要的参考价值.