微电子机械系统(MEMS)技术及其应用

本文阐述微电子机械系统技术特点、加工工艺、发展前景及其国内外发展的动态 ,微电子机械技术在环境科学和生物医疗上的应用     

微机械振动陀螺隔离耦合的结构设计

微机械振动陀螺是新型的惯性元件,其误差源主要有微机械结构的Brownian噪声、电路噪声、机械耦合误差,以及电子机械耦合误差等,这些误差严重影响着陀螺仪的精度,由于制造误差等引起的机械耦合误差,可以通过改善陀螺仪的结构来减小耦合误差,文中从结构设计方面,提出单级隔离耦合和双级隔离耦合的结构方案,有效减小机械耦合误差,提高了精度。     

电纺直写单根纳米纤维喷射电流的特性

为进一步加深对带电溶液喷射规律的理解,提高单根纳米纤维直写技术控制水平,开发了带微弱电流检测模块的电纺直写实验平台,对单根纳米纤维直写过程的喷射电流进行实时检测;并结合正交试验法,分析了静电纺丝溶液聚合物质量分数、喷头至收集板距离和施加电压3个主要可控工艺参数对喷射电流的影响规律.基于近场静电纺丝电纺直写过程,平均喷射电流10~600 nA;喷射电流变化可分为起始喷射、稳定喷射和停止喷射3个阶段;起始喷射阶段喷射电流的峰值是稳定喷射阶段最大喷射电流的2~3倍;喷射电流随施加电压的增加而变大,随静电纺丝溶液聚合物质量分数和喷头至收集板距离的增加而减小;其中施加电压对喷射电流的影响最大,而静电纺丝溶液聚合物质量分数对喷射电流影响最小.     

MEMS系统级仿真建模理论与方法的研究

实现集设计、加工及运行等整个过程的计算机仿真为一体的微机电系统的计算机辅助设计是微机电系统真正走向商品化的重要基础。系统级仿真是MEMS CAD最为关键的重要环节。概括了MEMS CAD的体系结构;着重介绍了适合于MEMS系统级仿真的两个基本模型的基本思想、构造方法。提出用加权残值法（MWR）建立MEMS系统级仿真模型;论述MEMS系统级仿真的MWR建模原理与方法。提出运用演化算法进行自动化、智能化建模的基本思想。     

快速成型中的三维数据准备

快速成型中的三维数据包括物体的三维CAD模型、通过三维数字化测量仪器测得的物体表面的三维数据点云、STL文件及三维模型的切片. 通过概念设计和反求工程中的三维扫描可以建立物体的三维CAD模型, 并着重讨论了工件表面点三维数据的获取方法及数据点云的处理, STL文件的格式、精度、分割与拼接.     

齿轮轴自动化装配系统设计

为实现齿轮轴的自动装配,基于齿轮轴产品结构及相关装配工艺流程,设计了一种分度盘式12工位布局的齿轮轴自动化装配系统。该系统通过随行工装实现对工件的精准定位,采用凸轮分割器实现高精度分度,以满足齿轮轴装配精度及效率要求;针对齿轮轴尺寸规格小、装配精度要求高的特点和摩擦片易变形以及工件找位导致装配困难等特点,分别设计齿轮轴预装及自动上料机构和摩擦片机械手抓取上料以及旋转找位装置。运用该系统生产齿轮轴,不仅极大地提高生产效率,而且装配质量比传统人工装配更为可靠,为企业节省投资成本。     

快速原型网络协同系统的研究

网络化快速原型系统框架包括信息管理、图形协同、网络协商等功能模块,重点阐述了网络环境下实现图形协同所涉及的一些问题,对协同浏览和控制,协同修改和服务,产品模型数据库的存取,以及模型的自动更新等进行了研究,并提出异构CAD系统间的交互协同,以VRML格式作为产品模型在网上传输的方案。     

新型微机械隧道陀螺仪的设计和工艺制备

介绍了一种新型微机械隧道振动陀螺仪的设计和工艺制备,该陀螺仪采用平行梳齿驱动和面外振动框架的方式分别作为质量块的振动和恒隧道电流的检测,对平行梳齿驱动的工作原理和隧道陀螺仪的设计进行了详细的阐述.由于采用了硅玻键合和DRIE的DDSOG体硅制备工艺,因而可以获得较大的敏感质量块,从而使得该陀螺仪具有较高的灵敏度.根据检测模态和驱动模态匹配的原则,利用有限元模型对隧道陀螺仪的结构尺寸进行了优化.仿真结果表明,该陀螺仪在常压下具有0.07 nm(°/s)的灵敏度.     

多方位智能跟踪花洒淋浴系统的设计

针对传统固定式花洒淋浴操作不灵活、淋浴不方便的问题,设计一套可在墙面任意位置移动、固定,能翻转角度的多方位智能手势跟踪淋浴系统.该系统采用低电压直流电动机、同步带、同步带轮、导轨及滑块等实现平面内的移动,通过花洒座上的光电传感器及内部PLC系统的协调控制2个电机,同步带轮带动同步带,实现两轴联动;通过控制微型减速电机控制花洒的上下摆动,通过设置磁铁组合,同步移动墙体内部移动座和外部花洒座.研究表明:该系统实现三自由度花洒控制,可满足轻松、便捷、灵活的现代淋浴需要.     

电纺直写稳态射流的建模与仿真

基于Maxwell粘弹性力学理论,构建了电纺直写稳态射流力学仿真模型.从仿真与实验角度分别考察了施加电压、供液速度、喷头至收集板距离等工艺参数对射流流变行为的作用规律.结果表明,射流流变学的仿真结果与实验结果相符合,对稳态射流形态具有较好的预测性,有助于掌握射流流变规律,实现电纺直写过程的有效调控.