横向槽栅双极晶体管的闩锁特性研究

提出一种新颖的横向槽栅双极晶体管（ Ｌ Ｔ Ｇ Ｂ Ｔ） 结构．此结构可明显改善器件的闩锁效应．通过数值模拟，比较了 Ｌ Ｔ Ｇ Ｂ Ｔ 结构与 Ｌ Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 结构的闩锁电流密度大小，讨论了 Ｌ Ｔ Ｇ Ｂ Ｔ 结构闩锁电流密度与该结构的ｎ ＋ 和ｐ ＋ 阴极区域设计的关系．在相同５ 微米ｎ ＋ 阴极长度下， Ｌ Ｔ Ｇ Ｂ Ｔ 结构闩锁电流密度比 Ｌ Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 结构提高了７ ．７ 倍， Ｌ Ｔ Ｇ Ｂ Ｔ结构闩锁电流密度大小随槽栅与ｐ ＋ 阴极之间距离减小而增大．     

压电薄膜微致动器的制作和有限元分析

为实现高密度硬盘驱动器磁头的精确定位,设计和制作了一种与不锈钢基体粘结的压电薄膜微致动器。该致动器中的锆钛酸铅多层膜元件采用溶胶凝胶技术制作而成。对该致动器进行了实验测试和有限元分析。结果表明:当采用双层膜结构时,压电微致动器的位移/驱动电压灵敏度和谐振频率分别达到了1.396μm/±20V和15.13kHz;有限元仿真结果与实测结果基本吻合。     

电致动聚合物致动器的动态响应研究

采用电场型电致动聚合物--介电弹性体(DE)制作了一种圆形致动器,在交流电压和直流脉动电压驱动下,分别研究了电压波形、幅值和频率的位移响应情况.实验结果表明,当幅值和频率相同、波形不同时,DE薄膜的驱动位移相差较大,在方波、正弦波和三角波电压下,其驱动位移依次减小.随着频率的增高,驱动位移的递减速度依次增大.当电压波形相同时,位移随电压幅值的增加而增大,随频率的增高而减小,均呈非线性关系,并且直流脉动电压比交流电压的驱动过程稳定.对比双向预拉伸2×2、3×3、4×4倍的DE致动器电致动实验结果可知,预拉伸4×4倍的DE致动器所需的驱动电场强度比预拉伸2×2倍和3×3倍的DE致动器所需的驱动电场强度高,从变形过程的稳定性、响应速度以及稳定变形条件下DE致动器所能承受的频率来看,预拉伸4×4倍的DE致动器优于预拉伸2×2倍和3×3倍的DE致动器.     

高密度硬磁盘用小型压电致动器

利用宽度弯曲振动模式,制成了平面分割电极型片状压电致动器,分析,测试了致动器的位移－驱动电压特性和谐振频率,典型结果是１２Ｖ驱动电压下可获得０．４６μｍ的位移量,谐振频率为１０．７ｋＨｚ,满足该指标的致动器可用于制作高密度硬磁盘磁头定位两级伺服系统的第２级精定位致动器。     

基于桥式放大机构的薄膜致动器设计

提出了一种基于桥式放大机构的柔性薄膜致动器设计.该设计采用桥式放大机构提高致动器位移输出特性,利用并联耦合连杆机构降低输出漂移.采用理想模型和弹性梁理论,对薄膜致动器的运动学特性与形变位移模型建模,深入探究机构位移放大比和输出漂移误差.中心旋转对称式的机构拓扑构型,降低热变产生的寄生位移.通过ANSYS有限元模拟以及样机实验,验证致动器机构设计和位移放大比.采用MEMS工艺设计的样机,最大输出位移为50μm,位移放大比为23.设计参数满足约束要求时,机构输出位移大小只与并联输入位移的均值相关,径向位移不会因输入位移大小的差异产生.     

金属氢化物致动器

日本神户大学与两家公司合作试制出以金属氢化物作动力源的致动器。将13克五镍化镧粉末由室温加热至120或130℃,能直接发出200牛顿力。这种贮氢合金致动器可用于工业机器人或作其他用途。这种新致动器由装有金属氢化物的铝反应器构成,反应器带有产生机械运动的感压箱。反应器内装有150瓦电阻加热丝,外面     

基于实验的超磁致伸缩微致动器动力学特性分析

基于超磁致伸缩微致动器实验所得的激励电流-磁致伸缩材料轴向位置-磁场强度三者之间的关系式,修正了厚壁线圈轴向电流-磁场理论公式.利用修正公式对超磁致伸缩微致动器动力学模型进行理论分析,得到了微致动器的振动响应;分析了修正系数、偏置磁场及预压应力对微致动器的影响.结果表明:修正系数对微致动器动力学特性影响十分明显,当修正系数K′=1.24时,基于实验拟合函数与基于厚壁线圈电流-磁场理论公式所得到的微致动器的输出位移与输入激励电流之间的滞回环完全吻合;微致动器振动响应具有明显的非线性特性,而且修正系数对其影响很大.偏置磁场与预压应力对微致动器的幅频特性影响也十分明显.     

新型智能材料微小型光学镜头致动器的设计与性能研究

为了使微小型光学镜头驱动系统满足低能耗、高稳定性以及结构简单的要求,采用新型智能材料IPMC设计了一种微小型的光学镜头致动器,并对其输出力、位移及响应速度等性能进行了研究.根据直线驱动要求确定了瓣形和环形结构;通过化学还原方法制备了IPMC材料,采用激光切割技术分别制作出5种形状的环形和瓣形致动器,并对其性能进行了测试.利用有限元软件,通过等效热模型分析了致动器的基本性能,结果表明:实验测试与理论分析结果一致,误差率在10％以内;瓣形致动器的总体位移性能比环形致动器的好;在3V驱动电压下两者的位移均大于200 μm;当内圆半径为2 mm、瓣数为8时,致动器的最大位移与响应速度均最佳.     

高精度快速刀具伺服系统中的超磁致伸缩致动器结构设计与控制研究

本文介绍了超磁致伸缩致动器的结构设计与位移精密控制方法,给出了致动器的结构原理图,并对位移的PID控制及模糊PID控制两种控制方法进行了仿真研究。仿真结果表明,模糊PID控制具有较好的控制精度。     

压电致动器Preisach模型的模糊插值算法及实现

为获得运算复杂度、速度、精度均较为理想的迟滞特性建模方法,便于微细精密运动的实时控制,提出了一种新的模糊插值算法.根据压电致动器迟滞特性曲线的几何特征,将其划分为上凸与下凹两类.利用相邻4个等分点的模糊插值模拟曲线的理想输出,分别给出该两类曲线的模糊插值方法.利用上述方法求取位移变化量,得到压电致动器Preisach模型的模糊插值算法.通过标准C语言完成了该算法并在ARM处理器三星S3C2410平台上进行了对比实验.结果表明:传统插值法误差为-0.512 ～0.073 μm、标准差为0.184;压电致动器Preisach模型的模糊插值法误差为-0.347～0.094μm、标准差为0.139,该算法适于基于嵌入式处理器的实时精密控制.     

纳米致动器研究现状与工程应用的进展

纳米致动器是能够以0.1～100 nm 的步距驱动或移动被控对象的各种装置或器件.根据特征尺寸分为毫米尺度以上的宏机械纳米致动器、制作在芯片上的微米尺度纳米致动器及分子尺度的纳机械致动器,它们的共同特征是可以实现纳米级精度的机械驱动和定位.该文综述了纳米致动器国内外研究状况和主要研究成果,特别对近几年出现的典型的微机械纳米致动器的驱动机理进行了分析,讨论了纳米致动器在工程实际中的应用,指出了其发展的关键技术、存在问题及未来发展前景和趋势.     

多腔体气动软体致动器的建模与仿真

气动软体致动器在工程领域具有广阔的应用前景,以前主要采用梁、杆等简单模型对其进行整体变形研究,与刚性材料的硬接触不同,如何对软体致动器的软接触建立准确的力学模型并对其整体构型和应力分布进行分析仍是个具有挑战性的难题.本研究针对多腔体气动软体致动器相邻两气腔之间的软接触问题,提出了一种新的建模方法.本力学模型综合考虑气腔结构的复杂性、几何非线性和材料非线性,采用多点接触的面-面接触方法,解决了不考虑接触时相邻两气腔之间的相互穿透问题,适用于大变形柔软体结构的分析.与传统的梁、杆等模型相比,本模型既提高了模拟整体变形的精度,又能够准确描述气腔结构内部的应力分布规律.对多腔体气动软体致动器的仿真结果表明,相邻两气腔之间的软接触对其大变形影响显著.最后,对软体四爪机构抓取圆柱体的整个过程进行了准静态研究,详细阐述了整体构型变化和Mises应力分布情况,结果显示接触区域应力达到最大值.本研究对软体致动器的力学特性分析和优化设计具有一定的理论指导意义.     

超磁致伸缩微位移致动器碟簧特征分析与设计

在传统的超磁致伸缩微位移致动器碟簧设计中，以预压力大小作为唯一设计指标．首先定性分析了微位移致动器的结构形式、传力机理；然后定量分析了超磁致伸缩致动器的输出特征，指出引入软性碟簧的可行性和必要性，使超磁致伸缩材料在阶跃段可获得更大的位移输出．针对不同预压应力及相关条件设计碟簧参数，通过试验证明了采用软性碟簧可以有效降低阶跃段系统等效刚度，从而改善换能系统输出．     

圆形电场活化聚合物致动器中的褶皱和吸合不稳定性

电场活化聚合物（Dielectric Elastomer,DE）具有优异的力学性能,在电场作用下应变可达100%以上.作为一种新型的致动器,它被广泛地应用于医疗设备、适应性光学仪器和机器人等领域.根据Tommasi等人研究DE薄膜稳定性的方法,本文着力分析了圆形电场活化聚合物致动器中的褶皱和吸合不稳定性,旨在方便、直接地指导致动器设计.基于简单的几何和材料假定,作者考虑了预拉伸、致动区尺寸和材料模型这些影响DE技术应用的重要因素,采用一种解析方法有效地描述了褶皱和吸合失稳,并对失稳机理做出了清晰的物理解释.作为结果,本文给出了不同预拉伸值时失稳的一系列临界参数,找到了满足不同需求的最优预拉伸值,并与实验比较吻合较好.     

拉索—磁致伸缩作动器作动力力学模型分析

阐述了自制磁致伸缩作动器的设计原理,通过对拉索轴向刚度测量实验,得到了拉索轴向刚度,通过磁致伸缩作动器综合实验和力学性能研究,得到作动器激励电压与位移时程,进而得到作动器激励电压与输出力时程,最后运用最小二乘法拟合得到了激励电压与输出力之间的函数关系,即力-磁关系.研究表明:在拉索模型下,通过拉索的刚度和位移得到的作动器力磁关系更准确.     

国内外超磁致伸缩材料及作动器的研究

超磁致伸缩作动器具有推力强、反应快和分辨率高等特点,在精密定位、精密驱动、机器人、微型阀等领域展现了广阔的应用前景本文在介绍超磁致伸缩材料及其应用的基础上,分析了国内外超磁致伸缩作动器的研究动态、应用状况等,并对几类超磁致伸缩作动器的原理、结构进行了阐述,最后提出了超磁致伸缩作动器的四个研究方向。     

压电柔性臂的传感器/致动器优化配置与振动主动控制

以欧拉-伯努利(Euler-Bernoulli)悬臂梁为模型,对压电柔性臂系统的传感器/致动器的优化配置和振动主动控制问题进行推导,简化了智能压电柔性臂系统的动力学方程和压电传感/致动方程,并建立了系统状态空间表达式.从传感器/致动器对相应模态的贡献出发,给出一种考虑模态权重的目标函数,并采用遗传算法对同位配置时的传感器/致动器的优化配置进行研究.基于优化布局结果在柔性臂上黏贴压电致动器和传感器,建立模糊逻辑控制器,对柔性臂在自由衰减和持续激励的情况下分别进行振动主动控制实验.实验结果表明柔性臂在两种激励下的振动均得到到了有效抑制,所提出的优化配置方法和模糊控制策略是可行的.     

一种新型低kickback噪声的闩锁型比较器

提出了一种新的闩锁型比较器结构。由于它的低kickback噪声特性,此比较器特别适合应用于差分模拟－数字转换器(ADCs)。电路采用标准 0.35μm 的工艺进行模拟,结果显示此比较器在 3.3V 电源下采样频率为 400Ms/s,并且kickback噪声比传统结构减少了88%。     

微振动控制中超磁致伸缩作动器的设计与分析

针对微振动控制中对作动器的要求,基于超磁致伸缩材料的特性对作动器进行了优化设计,通过对其进行磁路分析、热效应分析,验证了设计的合理性;针对超磁致伸缩材料的非线性性能,利用实验测量的主迟滞回线和一阶折返曲线数据点建立Preisach模型,采用输入校正迭代算法对非线性进行补偿,然后对作动器进行精密定位控制实验.实验结果表明...     

基于神经网络的电热式微致动器随机有限元分析

提出了基于神经网络的随机有限元分析方法,首先利用有限元法对U型电热式微致动器进行理论分析,得出具体结构尺寸对微致动器最大位移的影响,然后通过建立的神经网络来拟合响应与输入之间的关系,根据蒙特卡罗模拟原理获得足够多的样本值对训练后的网络进行误差分析,结果证明,本文提出的分析方法是可行有效的.