低频全息光栅的制作

光栅是一种具有周期性结构的光学元件,其制作方法有很多.全息光栅与刻痕光栅相比有着更多的优点,如光谱中无鬼线、杂散光少、分辨率高等,因此,全息术成了制作光栅的首选方法,其中光路的选用在制作过程中就尤为重要了,但现有的制作方法选用的光路却不是很恰当,为此,对其进行了改进.

晶体(NH_4)_2C_4H_4O_6∶VO^(2+)的EPR参量及局域结构的研究

采用叠加模型和双旋-轨耦合参量模型,建立了结构参数与EPR参量之间的定量关系;较好地解释了[VO(H2O)5]2+络离子的局域结构和EPR参量;研究结果发现,(NH4)2C4H4O6:VO2+晶体中络离子[VO(H2O)5]2+的键长为R//≈0.130nm,R⊥≈0.195nm;在(NH4)2C4H4O6:VO2+晶体中,局域结构沿C4轴方向呈压缩的八面体结构;所得EPR参量的理论计算与实验测量数据符合很好。

无线传感网络的电磁式振动能量收集器设计

文中研制了一种电磁式振动能量收集器,可实现WSN节点自供能工作。针对电磁式振动能量收集器建立了电磁感应模型,分析了电磁式振动能量收集器的线圈尺寸对输出性能的影响。采用COSMOSWorks有限元软件模态分析方法,研究了3种拓扑结构的圆弹簧共振模态和频率,完成样机尺寸的优化设计。加工组装了一系列样机,并对其幅频特性、负载特性进行测试与分析,结果显示共振频率越低,振动速度和幅度越大,输出电压越大,最大为2#铜样机的3.04 V,1#铜样机输出功率最大为2.28 mW。

不同频带宽度的振动能量收集器研究进展

振动能量收集器由于具有体积小、寿命长、高能量密度等特点,被广泛用于微机电系统设备的供电。从频率角度出发,介绍了单谐振频率、宽频式、频率可调式三种不同频带宽度的振动能量收集器,并系统介绍了上述结构优缺点、国内外现状和发展趋势。其中,单谐振频率能量收集结构最为简单,研究较早,技术比较成熟。而宽频式和频率可调式由于更加符合外界环境振动条件,成为研究热点。

MEMS压电阵列振动能量收集器

近年来,随着微能源的发展,微型压电振动能量收集器得到了广泛关注,但传统d31模式PZT薄膜微型压电振动能量收集器输出电压普遍较低,难以满足应用需求。为提高微型压电振动能量收集器的输出电压,论文提出了共质量块悬臂梁阵列压电振动能量收集器新结构,该结构包含压电悬臂梁单元组成的阵列和一个质量块,悬臂梁阵列共用质量块。采用有限元方法对该结构进行了优化设计,得到压电悬臂梁单元优化尺寸为3 mm×2.4 mm×0.05 mm,硅质量块优化尺寸为8 mm×12.4mm×0.5 mm。设计了MEMS压电阵列振动能量收集器加工工艺流程,加工出原理样件。在1 gn加速度,239.7 Hz谐振频率激励下,测试得到样件输出开路电压有效值为9.16 V;在最优化负载200 kΩ下,负载输出电压有效值为5.51 V,输出功率为151.8μW。

圆片级低真空封装的MEMS压电振动能量收集器结构设计

MEMS低真空封装技术能为MEMS器件的可动部分提供低阻尼环境,降低能量损耗,有效提高器件的能量转换效率,具有重要的研究意义和应用前景,是MEMS技术的研究热点和难点。为了进一步提高MEMS压电振动能量收集器的输出性能,提出了圆片级低真空封装的共质量块MEMS压电悬臂梁阵列振动能量收集器新结构,通过有限元分析方法对器件结构参数进行了优化设计,在优化结构参数下仿真器件输出性能:在610 Hz、2 gn加速度下,器件的输出电压为8.88 V,输出功率为1220μW,能满足实际应用需求;根据器件结构设计了加工工艺流程,对低真空封装结构的实现和封装工艺探索具有重要意义。

高频引力波在电磁环形腔焦点区域的时空扰动效应

基于弱场条件,计算了在柱坐标下由电磁环形腔中强电磁简正模在其焦点区域产生的引力驻波的第二类克氏联络、里奇张量、曲率标量及其能量密度.研究发现,在焦点区域的引力驻波的能量密度是正定的.此外,讨论了该引力驻波的能量密度和时空的曲率标量的关系.高Q值强场环形微波腔以及受控核聚变的Tokamak装置均具有轴对称的特点,并可作为可能的潜在高频引力波源.

新工科背景下量子力学教学内容优化研究

量子力学是描述微观粒子运动规律的理论,在工科专业教学体系中起着基础性、先导性的作用。然而,当前工科专业的量子力学课程存在学时数少、学生数学知识储备不足的问题,给教学带来了巨大的挑战。为了解决上述问题,本文在新工科建设的背景下,对量子力学教学内容的优化开展了深入的探索研究。在多年教学实践基础上,根据立德树人的教育根本任务、量子力学课程特点以及我校微电子科学与工程专业教学情况,对量子力学教学内容给出了具体优化措施,并取得了较好的教学效果。

圆弧螺旋型压电振动能量收集系统的设计

为了实现低频、多方向能量收集和高输出性能,提出了一种圆弧螺旋结构的压电能量收集系统。该圆弧螺旋压电能量收集系统不仅可以降低谐振频率,减少系统体积,而且圆弧型悬臂梁具有不对称性,因此可以进行多方向收集。理论分析不同弧度下能量收集系统的应力分布、谐振频率以及输出性能。加工制备了2π、3π和4π圆弧螺旋压电振动能量收集系统并进行了性能测试对比。研究结果表明,4π圆弧螺旋压电能量收集系统具有更好的输出性能,谐振频率为47 Hz,输出电压达到23 V,输出功率达到353μW。该圆弧螺旋压电振动能量收集系统可应用于人体健康检测、环境控制系统、嵌入式系统、军事安全等应用领域。

具有迟滞触发特性的振动能量收集器管理电路

在应用了电磁式振动能量收集技术的无线传感器网络节点中,针对半导体芯片在微能量供电的情况下会锁定在一个较低的亚阈值电压使其无法正常工作的问题,文中设计了具有迟滞触发特性的振动能量收集器管理电路。该电路在储能电压达到阈值之前,开关断开,保证存储足够能量。通过Proteus软件对管理电路进行仿真并分析其工作原理。设计管理电路PCB,完成联调测试。实验证明:电路具有明显的迟滞触发性能,静态功耗低,能稳定为无线传感器网络节点提供充足电能。

环境动能收集器频率自调节技术研究进展

环境动能收集器的工作频带窄,导致其难以与频率随机变化的环境激励相匹配而制约其实用化。基于频率自调节技术的频率匹配方法具有频率匹配范围宽、精度高、无需人工干预等优点,是解决该问题的有效技术方案之一。根据近年来国内外该类技术研究进展,首先从频率自调节原理、实现方法和具体实现等方面对振动激励和转动激励下的频率自调节技术进行了总结;然后介绍了基于频率自调节技术与非线性技术结合的频率匹配方法的研究进展。最后,对比分析了不同频率自调节方法的优缺点,总结归纳了频率自调节技术的发展方向。

用于胎压监测系统的微型能量收集器研究进展

基于轮胎振动的微型能量收集器具有寿命长、免维护、重量轻等优点,能实现对胎压监测系统的供电。介绍了用于胎压监测系统的压电式、电磁式、静电式三种能量收集器的研究进展,比较了三种能量收集器的性能。研究结果表明,压电式能量收集器最适宜为胎压监测系统供电。对于设计影响因素,除了考虑安装位置、适用车速、能量需求等主要因素,还要考虑温度、成本等其他因素。

一种应用于TPMS的梯形阵列式能量收集器

基于汽车运动过程,研究了宽车速范围的微型振动能量收集器,提出了一种应用于胎压监测系统(TPMS)的梯形阵列式压电振动能量收集器。在优化固有频率的情况下,对能量收集器的结构参数进行了仿真优化设计。仿真结果表明,在最优结构参数下,车速范围为80~120km/h时,能量收集器的输出功率范围为1 620~9 600μW。该能量收集器可以工作在较宽车速范围,输出功率高。这为TPMS的无线供电提供了新的设计思路。

基于石墨烯的NO_(2)和NH_(3)气体传感器研究进展

室温下石墨烯具有较大的分子吸附比表面积、低噪声、高载流子迁移率等优异电学性能,是一种性能极佳的传感材料。与传统无机氧化物气体传感器相比,石墨烯气体传感器具有工作温度低、能耗小、恢复性高的优点。文章对两种石墨烯气体传感器的研究进展进行了综述。首先根据气体选择性不同,研究了NO_(2)和NH_(3)两种石墨烯气体传感器。然后对它们的灵敏度、气体响应灵敏度、响应时间等特性进行了分析对比。该项分析研究工作对气体传感器的实际应用与推广具有一定参考价值。

薄膜型声表面波器件的研究进展

相较于传统的压电单晶声表面波器件,薄膜型声表面波器件具有成本低、易小型化、易集成化等优点。文章对几种薄膜型声表面波器件的研究进展进行了综述。首先,总结了几种常见的薄膜制备方法。然后,根据应用范围的不同将薄膜型声表面波器件分为高频器件和高温器件。根据这两大类型,综述了近年来较典型的五种薄膜型声表面波器件,介绍其制备流程、基本结构和高频/高温等特性。最后,对五种薄膜型声表面波器件进行对比,并对薄膜型声表面波器件的未来发展提出展望。该综述对薄膜型声表面波器件的实际应用及推广具有一定借鉴意义。

鞋式能量收集器的研究现状及发展趋势

收集足部运动所产生的各种机械能并转换为电能的鞋式能量收集器,在可穿戴式微型传感器中具有巨大的应用前景,受到了国内外研究人员的广泛关注。文章系统调研了国内外鞋式能量收集器的研究进展。根据足部运动产生的不同的激励,将鞋式能量收集器分为直接加载型和惯性激励型两大类。重点分析了这两类能量收集器的结构、工作原理及其优缺点,并总结了鞋式能量收集器的发展趋势。

基于石墨烯的CO和CO_(2)气体传感器研究进展

室温下石墨烯具有电子迁移率高、比表面积大、机械强度高、化学稳定性和热稳定性优异、导电性好等独特性能,是当今最受关注的二维材料之一。与传统无机氧化物材料相比,石墨烯气体传感器具有工作温度低、能耗小、恢复性高的优点。文章对两种石墨烯气体传感器的研究进展进行了综述。根据气体选择性不同,将石墨烯气体传感器分为检测CO和CO_(2)气体传感器。分别对其灵敏度、气体响应灵敏度和响应时间等特性进行分析对比。此研究对此类传感器的应用与推广具有一定的指导意义。

基于多层石墨烯的声表面波放大器的研究

为了研究多层石墨烯对声表面波的放大作用,分析了外加电场下石墨烯载流子的可变电导率,研究了不同衬底下多层石墨烯声表面波放大器的放大性能。对比研究了ZnO和CdS为衬底的石墨烯声表面波放大器,分别对其在不同载流子漂移速度下的放大倍数进行了研究。结果表明,以ZnO为衬底,载流子漂移速度大于且接近声表面波相速度时,放大性能是最优的,α可以达到34.92 dB。

一维无限深势阱蕴含的量子力学概念

量子力学是描述微观粒子运动规律的理论,是微电子等大多数工科专业的必修课之一。通过具体实例理解基本概念是有效的学习方法,以量子力学中常见的一维无限深势阱(粒子在一维运动中空间的一种特殊势场)为例,挖掘一维无限深势阱所蕴含的量子力学概念,帮助学生更好地学习量子力学。