硅基衬底Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3厚膜制备的Sol-gel新方法

介绍了一种改进的制备压电厚膜的 sol- gel新方法 ,通过添加聚乙烯吡咯烷酮 (poly vinyl pyrrolidone,PVP)来抑制厚膜中裂纹的产生 .文中讨论了最大无裂纹膜厚与 PVP摩尔比及热处理的关系 ,并给出了 BST的 SEM显微照片 .

实现AT切石英晶体振荡器微处理器温度补偿的新方法

本文介绍实现AT切石英晶体振荡器微处理器温度补偿的新方法———双频温度自测法 .AT切石英谐振器各泛音次数的频率温度曲线不同 ,利用基频与 3次泛音除一阶温度系数不同外其他各阶温度系数相等的特性 ,基频的 3倍频与 3次泛音频率的差频输出与温度近似成线性关系 .同时激励并测量基频和 3次泛音频率 ,经过微处理器计算差频实现谐振器温度自测并进行晶体振荡器的微处理器温度补偿 .与使用分立温度传感器相比 ,消除了测温元件与石英谐振器温度时间常数不同以及温度场梯度造成的测温误差 ,提高了测温和补偿精度 .

石英谐振力传感器的温度自测及温度补偿

石英谐振器的基频和 3次泛音频率都是力和温度的函数 ,利用二者各阶温度系数除一阶外均相同的特性 ,基频的 3倍频与 3次泛音的差频是温度的线性函数并且与力无关 ,因此测量差频可以实现力传感器的温度自测和温度补偿。与采用分立的温度传感器相比 ,该方法消除了由于温度传感器和谐振器热惯性和空间位置不同引起的测温误差 ,提高了动态温度过程中的补偿精度。

鼓形AT-切石英谐振器的力频特性

讨论了鼓形ＡＴ－切石英谐振器的力频特性。理论基础是初始有限变形上叠加弹性增量变形，并且使用了Ｍｉｎｄｌｉｎ所提出的把应变应力展开成板厚的级数的方法。在把三维运动方程简化为二维运动方程后。推导了带有电极的ＡＴ－切石英谐振器的运动微分方程。为了得到鼓形ＡＴ－切石英谐振器的Ｒａｔａｊｓｋｉ系数，在计算石英片在初始应力作用下的应力应变分布时考虑了石英各向异性的特性。将计算结果与其他研究者的实验和理论结果进行了比较。

石英谐振式数字称重传感器

介绍了一种由柔性铰链构成的弹性体结构和 Ａ Ｔ 切型石英谐振器组成的石英谐振式数字称重传感器。通过仔细设计弹性体的结构形式和石英谐振器在弹性体中的位置，可以消除传感器的四角误差，使之象电阻应变式称重传感器一样经过简单的调整就可以作为电子衡器的传感器。由于 Ａ Ｔ 切型石英谐振器在加力方向角约为４０°处存在着力频转换系数温度影响为零的点，利用这一特性可以使传感器的灵敏度温度系数在没有补偿的情况下达到３×１０－ ４／° Ｃ。通过改变柔性铰链的尺寸可以设计不同量程的传感器，并给出了量程为 ２００ Ｎ 的传感器的精度指标。

用于微全分析系统的数字化微流控芯片的研究

研制出一种基于介质上电润湿(electrowetting-on-d ielectric,EWOD)机制的可编程数字化微流控芯片。它采用“三明治”结构:受控离散液滴被夹在两极板之间;下极板以硅为衬底,掺杂多晶硅作为芯片微电极阵列,其上涂覆有Teflon(AF1600薄膜的S iO2作为疏水性介质层;上极板是涂覆有Teflon(AF1600疏水薄膜的透明电极。通过分析数字化微流控系统的基本操作(离散液滴的传输、拆分及混合)的物理机理和模拟优化,在35 V低驱动电压下实现了约0.35μL和0.45μL去离子水离散液滴的传输和合并,并在70 V驱动电压下实现了0.8μL液滴的拆分等操作。

基于UKF的MEMS传感器姿态测量系统

针对工业和民用领域对姿态测量的需求,提出了基于MEMS加速度计、陀螺仪和磁强计的姿态测量系统,并采用无先导卡尔曼滤波(Unscented Kalm an F ilter,UKF)方法处理传感器数据。针对基于加速度计和磁强计的姿态测量方式在动态测量时不准确的问题和单独采用陀螺仪测量角度产生漂移的问题,设计了基于方向旋转矩阵的UKF滤波器:结合两种测量方式的优点,互相克服各自的不足。经过UKF处理后:在静态测试中,测量系统没有积累误差;在动态测试中,陀螺仪补偿了加速度计和磁强计测量方法的中产生的毛刺。实验结果表明,所设计的姿态系统可以达到很高的精度;通过嵌入式系统完成数据采集和滤波,姿态测量系统具有很好的实时性。

绝缘体介电电泳细胞分离器件数值分析和优化

绝缘体介电电泳(iDEP)利用微流体管道中均匀绝缘柱阵列产生介电电泳(DEP)所需要的非均匀电场,实现微全分析系统(μTAS)和芯片实验室(LOC)中细胞等生物粒子的分离.对这种新型的iDEP器件进行理论分析,建立了数值计算方法.基于有限元数值计算理论,利用Ansys软件,计算了细胞的介电电泳力,验证了iDEP的富集原理,对iDEP器件的介质形状、尺寸、间距和微管道长度等参数进行了优化,提出了设计准则.选用间距10μm,圆形,微管道长度3550μm的5×5绝缘柱阵列,器件性能最优.

一种新型基于电润湿的受光反射型显示单元

利用电润湿原理制备了一种新型受光反射型显示单元。利用具有良好黏合性、疏水性和耐油性的PDMS(聚二甲基硅氧烷)材料,研制了结构精简的反射型显示单元,成功地控制了显示单元中油滴的扩张与收缩,实现了像素单元对比度的变化。

无托槽隐形矫治微型测力系统的研究

目的利用无托槽隐形矫治微型测力实验平台,测量隐形矫治器矫治力的大小。方法搭建完整的隐形矫治力测量实验平台,测量矫治器戴入前后13个敏感单元压阻阻值的变化,推算应力,通过公式反算外力的大小,同时采用有限元模型进行分析验证。结果测量出芯片上13个测量敏感单元的压阻阻值,并计算得到全部13个应力测量敏感单元的应力状态,利用计算机和有限元分析软件反算外力,有限元模型仿真验证,结果基本吻合。结论本实验开发的无托槽隐形矫治微型测力系统的待定系数法基本正确,可以通过芯片上的受力推算出牙齿受到的外力。

用于微流控芯片系统的超疏水表面的制备

为了分析超疏水表面的物理特性及应用前景,介绍了粗糙超疏水表面的两种理论模型,提出了一种基于MEMS加工技术的超疏水表面制备工艺,即利用ICP刻蚀工艺制备规则的硅方柱,并用旋转涂覆TeflonAF1600作为疏水薄膜,制备了疏水特性可控的硅表面。对接触角进行了测量,结果表明,在平整Teflon薄膜表面上,去离子水液滴的本征接触角约为117°,在边长间距比为10μm/35μm的方柱表面上的去离子水液滴显现接触角可达170°。另处,还给出了为避免Wenzel液滴出现的“安全”设计参数(方柱间距边长比小于2.5),以及一种基于润湿性梯度的微流体操控方案。

表面应力测量SOI压阻悬臂梁传感器设计与优化

研究了基于SOI(silicononinsulator)工艺的压阻悬臂梁传感器的静态和动态特性,推导了其用于表面应力测量时灵敏度和分辨率的表达式.分析了各种参数对性能的影响,提出了参数设计与优化的流程.得到了一套灵敏度为-1·8×10-3m/N,分辨率为8·5×10-5N/m,弹性系数为0·023N/m,谐振频率为1·3×104Hz的设计参数.

热成像传感器动静态成像系统设计

为测试研究室开发的热成像传感器性能与成像质量,设计了成像传感器动静态成像与图像算法验证系统。系统能够捕获成像传感器静态图像,并能实时成像,具有通用性。数据的采集和处理应用FPGA+DSP开发板实现。数据传输基于CY7C68013芯片以块同步数据传输方式,实现了无缝同步方式高速传输。基于VS2010编程环境和开源机器视觉库编写了接收、存储以及处理图像数据应用程序平台。测试表明:系统能够以40 Mbyte/s速率数据传输,用于实验室开发的热成像传感器工作良好。

非致冷型红外焦平面阵列读出电路的研究

论文为非制冷型红外焦平面阵列设计了一种读出电路,该红外传感器阵列采用非制冷型硅二极管作为信号采集元件。该电路的设计与仿真采用了UMC18的工艺库。论文详细描述了小信号放大部分、时序选择部分的电路实现。

石英谐振式力传感器的寿命分布

本文介绍了石英谐振式为传感器在比较容易失效的应力下的寿命试验的设计,并用图估法和最佳线性无偏法(BLUE)估计其寿命分布参数,得到了传感器的寿命分布模型.

无托槽隐形矫治器厚度和唇向移位量对矫治力的影响初探

目的 探讨无托槽隐形矫治中膜片厚度和牙齿唇向移位量对矫治力的影响,以期为临床提供参考.方法 设计右上中切牙唇向移位0.3、0.6、0.9、1.2、1.5和1.8 mm,三维打印2倍标准（牙合）模型大小的上颌树脂模型,并采用0.8、1.0、1.5和2.0 mm厚度的膜片压制无托槽隐形矫治器（每种移位量每种厚度制备6个）.利用无托槽隐形矫治微型测力系统测量矫治力.结果 相同牙齿移位量条件下,随着膜片厚度增加,矫治器产生的矫治力逐渐增大（P＜0.05）;唇向移位0.3 mm,0.8、1.0、1.5、2.0 mm厚度膜片产生的矫治力分别为（1.237±0.082）、（1.543±0.059）、（3.602±0.102）、（6.734±0.063）N.相同膜片厚度条件下,随着牙齿唇向移位量增加,矫治器产生的矫治力呈增加趋势（P＜0.05）;0.8mm厚度膜片,切牙唇向移位0.6、0.9、1.2、1.5mm时,矫治力分别为（1.354±0.039）、（1.288±0.037）、（1.479±0.031）、（1.799±0.039）N.结论 随着牙齿唇向移位量和膜片厚度的增加,无托槽隐形矫治器产生的矫治力相应增加.

无托槽隐形矫治微型测力系统的建立

目的建立无托槽隐形矫治微型测力实验平台，以测量矫治过程中牙齿的应力。方法开发基于硅衬底的应力传感器芯片，随后进行芯片减薄，并采用四点弯曲结构进行压阻系数标定，使用超薄的柔性电路板封装传感器芯片，引出信号，搭建完整的隐形矫治应力测量实验平台。结果制造完成的应力传感器芯片长7．0him、宽6．0mm、厚0．1mm，其上包括13个注入制造的单晶硅压阻应力敏感单元和4个标定单元；设计制造了基于多路选择电路的主测试电路板，搭建了完整的隐形矫治应力测量实验平台，通过压阻阻值的测量计算出13个测量单元位置所在的应力。结论建立了无托槽隐形矫治微型测力系统的实验平台，为精确测量矫治过程中牙齿的局部应力提供了方法。

舌向整体移位设计量对隐形矫治力影响的研究

目的 利用传感器芯片对不同移位设计量的隐形矫治器所产生的矫治力进行测量,探讨移位设计量对隐形矫治力及其衰减的影响,为临床正畸矫治设计提供参考.方法 选用厚度1.0mm的热压膜材料（Erkodent,德国）压制右上中切牙舌向移位设计量分别为0.2、0.3、0.4、0.5和0.6mm的隐形矫治器,利用隐形矫治微型测力系统测量矫治器产生的矫治力并观察其在2周内的衰减情况.结果 移位设计量为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6mm的矫治器所产生的矫治力的平均值分别为8.047、9.250、10.189、11.821、12.247N.在矫治器戴入的最初8h矫治力衰减迅速,之后衰减缓慢直至第4天起矫治力维持在较为平稳的水平.结论 随矫治器移位设计量的增加,隐形矫治器产生的矫治力也相应增加.推荐上中切牙舌向整体移动的移位量设计不应超过0.5mm.患者在佩戴每副矫治器的最初4天应尽量全天佩戴.

用于数字微流体器件的介质上电润湿(EWOD)液滴产生器

介质上电润湿(EWOD)是指通过在介质层下面的微电极阵列上施加电势来控制液体和固体介质层表面之间的润湿特性.研制出了EWOD液滴产生器的原型.它采用“三明治”结构:液体被夹在上下电极之间;下极板用硅作为微电极阵列衬底、低压化学气相淀积(LPCVD)制备的Si3N4薄膜作为介质层,感应耦合等离子体化学气相淀积(ICP-CVD)制备的碳氟聚合物薄膜作为厌水层;上极板是覆盖有厌水层的透明导电玻璃板.为了得到产生液滴所需要的最小电压,对液滴产生的过程和临界条件进行了理论分析.在35V电压下实现了包围在硅油中的去离子水液滴的产生.

采用柔性铰链罗伯威尔结构的石英谐振式力传感器

介绍了一种采用柔性铰链构成的罗伯威尔结构和ＡＴ－切精密石英谐振器组成的石英谐振式力传感器。柔性铰链无间隙、无机械摩擦、充分体现材料的性能，传感器只由弹性体和谐振器两个部分组成，力的传递环节少，误差小可靠性高。通过调整柔性铰链的尺寸，可以得到不同量程的传感器。解决了整体式石英谐振式力传感器加工困难、成本高和组合式环节多、精度不高的缺点，为石英谐振式力传感器找到了一种较为合适的结构，使石英本身优良的性能得到发挥。研制了精度较高、成本较低、数字量输出的石英谐振式力传感器，并且给出了传感器的精度指标。