闭式矩形静压气浮导轨快速优化设计

针对闭式矩形静压气浮导轨静态性能较差,主流的优化设计方法耗时久的问题,本文快速优化设计了一款闭式矩形静压气浮轴承。首先,采用FLUENT软件搭建了矩形气浮轴承的仿真模型,采用此模型进行仿真计算,分析了不同节流孔分布位置和节流孔个数对矩形气浮轴承的静态性能影响,并确定了最优的节流孔分布位置和节流孔个数。再通过响应面优化设计方法分析拟合了节流器结构参数与气浮轴承的承载力、刚度和耗气量的曲线,结合响应面曲线图快速得到矩形气浮轴承的最优设计参数,缩短了分析时间,优化后的结构参数承载能力和刚度分别提高了11.27%和80%,耗气量降低了15.86%,最终进行了实验验证,实验测试值和仿真值曲线基本拟合一致,表明了该方法在气体静压轴承结构参数设计中的可靠性和准确性。本文对矩形静压轴承的快速设计优化具有重要参考价值。

基于Zigzag柔性簧片的大行程XY精密运动平台

通过采用Zigzag柔性簧片作为导向机构,提出了一种具有大行程、高精度、高频响、低应力的并联式XY二自由度精密定位平台,满足精密运动的需求。提出了以Zigzag柔性簧片单元为核心导向梁的柔顺精密运动平台结构,并采用音圈电机进行驱动,实现3 mm×3 mm的运动范围和60 Hz以上的固有频率。对Zigzag柔性簧片和传统直梁柔性簧片进行有限元仿真分析对比,验证Zigzag柔性簧片运动性能的优越性。接着,对XY两自由度运动进行解耦设计,减小运动带来的寄生(耦合)误差。运用有限元分析对平台进行优化,针对高频运动引发的疲劳损伤问题,改进定位平台的构型,降低最大应力,延长平台工作寿命。分析结果表明:该平台满足运动和解耦性能的设计要求,其寄生误差为0.012%,能够实现大行程以及较高频率的运动,并且响应快速,动态特性良好。实验结果表明,定位平台的固有频率达到60 Hz,开环分辨率达1.3μm,可实现XY方向±1.5 mm行程的运动。

农杆菌介导小麦成熟胚愈伤组织的遗传转化研究

为建立和优化小麦成熟胚愈伤组织遗传转化体系,以筛选出的适合小麦成熟胚组织培养再生的普通小麦山农2618为材料,采用农杆菌介导法对其成熟胚愈伤组织进行转化,对影响转化效率的因素如侵染菌液的浓度、侵染时间、超声波处理、真空处理等进行了研究。结果表明,这些因素对小麦成熟胚遗传转化效率有很大影响。菌液侵染浓度OD600为0.8、侵染时间为60 min时转化效率最高。在此基础上辅以超声波处理、真空处理可明显提高转化效率,最高转化率可达8.1%。对转化愈伤组织和转化植株分别进行GUS染色和PCR检测,结果表明外源基因已整合到小麦基因组中。

显微视觉快速自动调焦方法及实验

分析了显微视觉与计算机宏观视觉的特性,得出显微视觉下模糊效果是由几何光学和波动光学两部分造成的结论,并用标定实验验证了显微视觉下扩散参数与物距呈线性关系这一假设。研究了现有基于聚焦的自动调焦DFD(Depth from Focus)方法,提出了显微视觉下一种新型的基于离焦(Depth from Defocus)的快速自动调焦算法,该算法只要给定两幅模糊图像,就可直接计算出目标聚焦平面位置。实验结果显示,该方法的聚焦速度比传统DFF方法(本文选择SML法)快2～4倍。改进了的DFD算法提高了自动调焦性能,增强了显微光学鲁棒性,调焦精度较高,且具有较好的实用性。

基于电流控制的压电陶瓷驱动电源及其试验研究

压电陶瓷致动器在电场驱动下会产生迟滞和蠕变现象,降低了定位精度。根据压电陶瓷致动器的位移与电荷量之间具有线性关系,研制了基于电流控制的压电陶瓷驱动电源。通过控制压电陶瓷的充电电流来控制其运动速度,从而控制其位移量。设计特殊电路和有针对性的控制算法,实现对压电陶瓷的快速驱动与高精度定位的结合。试验结果表明,利用该电源可实现对压电陶瓷的线性驱动和快速精密定位。

基于单一敏感质量的三轴电容加速度计的设计

设计了一种单一敏感质量的三轴电容加速度计。该器件采用全差分电容的检测方法,满足了灵敏度的设计要求并解决了三轴的交叉耦合问题,其独特的单一敏感质量结构减小了器件的整体尺寸,降低了成本。器件由外延多晶硅工艺实现了18μm的厚度制作,降低了热机械噪声,增大了检测电容,提高了灵敏度、分辨率和可靠性。ANSYS仿真结果表明,器件在3个轴向的灵敏度一致性好,抗干扰,测试结果和理论分析相符。该加速度计结构工艺简单,在消费电子领域有较好的应用前景。

洞庭湖冲湖积软土次固结效应研究

软土地区建(构)筑物产生的工后沉降主要由土体的次固结沉降控制。为了探明洞庭湖软土的次固结特性,开展了一系列的一维固结蠕变试验,分析软土次固结系数随固结压力的变化特征,研究软土次固结系数与含水量、压缩指数的关系,及压缩曲线的历时特征。研究结果表明:软土的主次固结的划分与固结压力、固结状态、加荷比等因素有关;次固结系数与固结压力的关系曲线呈现两处峰值点,分别位于先期固结压力和结构屈服强度附近;上覆土自重应力作用下的次固结系数随天然含水量线性增加,可以按Cα?0.0232w粗略估算洞庭湖软土在上覆土自重应力作用下的次固结系数;次固结系数Cα与压缩指数Cc大致呈线性关系,Cα/Cc值的范围为0.0354~0.0568,平均值为0.0449。不同固结时间的e-lgp曲线可近似看作直线,随固结时间增长,压缩指数呈线性缓慢减小;不同固结时间的e-lgp曲线相互不平行,随着固结压力增大,相互靠拢。研究结果对指导洞庭湖地区软基工程的设计和施工具有一定的指导意义。

心房肽cDNA转染细胞微囊化及心房肽近日节律性表达

目的探讨心房肽 (ANP)cDNA转染细胞的微囊化技术 ,测定其ANP的表达水平 ,以及研究ANP分泌的近日节律 ;通过人工调控 ,改变ANP分泌的近日节律 ,达到有效治疗高血压或心衰的目的。方法将人ANP基因 (cDNA)转染入CHO细胞 ,然后将细胞包被在聚己内酯 (PCL)管内形成微囊 ,并检测转基因CHO细胞长时间存活情况和分泌的ANP。检测微囊化转基因细胞分泌ANP的生物节律 ,并用褪黑素(melatonin)进行调整。结果在培养期间 ,长度 2 0mm直径 3mm的PCL管内转染CHO细胞在 2ml培养基中分泌的ANP水平可达 2 4 6.1pg/ml/2 4h ;ANP的分泌呈近日节律性变化 ,夜间高 ,而日间低 ;近日节律变化的时相是 4∶1 8,用melatonin处理 ,近日节律的时相移至 7∶5 6。结论ANPcDNA转染的CHO细胞包被在PCL管内并能向管外分泌ANP ,将来可能适于植入人体。

面向微操作的宏/微精密定位技术研究

宏/微精密定位技术是微操作机器人的关键技术之一。在分析微操作机器人对宏微结合的精密定位技术需求的基础上,介绍了微米级宏动定位系统以及纳米级微动定位技术的实现方法。最后总结了压电陶瓷驱动纳米定位技术中的机构、驱动、检测、控制等关键问题的研究现状,并对微定位技术发展趋势进行了展望。

超载预压处理软土的次固结特征及沉降计算

为了研究超载预压软土的次固结特征,分析超载预压处理软土地基的工后沉降,文章考虑应力历史对软土结构性的影响,模拟现场工况,对重塑洞庭湖软土试样进行超载预压后再压缩的一维固结蠕变试验。研究结果表明:经过超载预压的软土卸荷后再进行加载,压缩变形过程中主固结时间明显缩短,约为未经超载预压处理软土主固结时间的1/3,打设排水竖井对软土主固结时间几乎没影响;预压荷载越大,次固结系数越小,超载预压有利于消除软土的次固结沉降;随着建(构)筑物荷载的增加,次固结系数增大;打设排水竖井,未经预压处理软土的次固结系数略有增加,经过超载预压处理软土的次固结系数略有减小,但影响效果不是很明显。考虑应力历史,引入超载增量比,发现次固结系数与超载增量比呈线性递减关系,建立了相应的计算模型,提出了次固结沉降计算公式。试验及分析结果对预压处理地基的设计和施工具有一定的指导意义。

复合式MEMS微夹持器的研制

为实现对亚毫米微小构件稳定夹取及可靠释放等操作,研制了一种复合式微夹持器。采用有限元软件分析了微夹持器的机构及动力特性。应用MEMS体硅工艺将静电梳齿驱动与气动吸放集成构成复合式驱动,气动吸放的引入改善了微夹持器的操作性能,S形柔性梁结构的设计将梳齿驱动的直线运动转化成末端夹爪的转动实现了夹持操作。两种不同尺寸的微夹持器,有效扩展了微夹持器的夹持范围。根据微夹持器的操作控制需求,设计了微夹持器静电驱动控制系统以及气压控制系统。在80V的驱动电压下,微夹持器末端夹爪位移可达25μm。针对100～200μm的小球进行了微操作实验,实验结果表明,静电梳齿驱动结合真空吸附能够使夹取操作更加稳定,基于闭环控制的气路正压力能有效克服小球与夹爪之间的粘附力,实现可靠的释放操作。微夹持器基本满足100～200μm微小构件的操作需求。

微量试剂分配压电叠堆泵的设计与实验

设计、研制了进行微量、快速、精确试剂分配的压电叠堆泵,研究了压电叠堆泵的结构及工作原理,利用解析法和有限元仿真分析法对泵膜、位移放大机构的静态、动态特性进行了分析和研究,并研究了关键参数对泵性能的影响。对样机进行实验研究,研究了压电叠堆泵的输出流量、压力分别同加载电压及频率的关系,并测试了压电叠堆泵和试剂泵的输出流量的重复精度和精度。实验结果表明,该文研制的压电叠堆泵能满足微量、快速、精确的试剂分配的要求。

MEMS器件微装配系统的设计与研制

在分析微装配特点的基础上,讨论了微装配系统的功能需求和组成。提出了一种新型MEMS器件微装配系统设计方案,描述了系统样机关键技术模块的研制方案。以微型光谱分析仪极板对准为示范目标开展了实验研究,结果表明该系统适用于典型MEMS芯片的微对准和封装研究。

基于撞针原理的高粘性微喷系统的设计与分析

为了实现对高粘性微量液滴的高效率喷射,研制了一种基于撞针原理的非接触式微喷装置。采用压电陶瓷作为驱动装置,再利用菱形放大机构进行微位移放大,采用有限元软件对菱形放大机构进行静、动态特性分析,确定喷针和喷嘴的配合形式及相关尺寸,然后利用MATLAB软件进行动力学方程的求解,仿真结果显示,喷针的位移和速度均满足喷射条件,最后针对5～10Pa.s粘度的液体进行了微喷实验。实验结果表明:该微喷装置可稳定地实现胶液的喷射,输出流量随着驱动电压的增大而增大。

尊重人的价值是体育强国之路的永恒选择

针对当今学界热点——体育强国战略如何实施的问题,从马克思主义人学视角进行思考,提出体育强国建设(包括硬、软实力两方面),是一个具有相对性质的、动态可持续过程。实现体育强国的梦想,不应急于人为设立某种量化的、非常具体的所谓"体育强国的判定标准"。应首先站在人的立场上,追问这个"体育强国"为谁而建,之后是建的如何,即"好与不好"的问题。人自始至终要对体育强国之路的选择做出应有的价值判断。最后提出了关于建设体育强国和尊重人的价值的建议——体育发展依靠人、体育教育提升人、体育文化丰富人、体育运动适应人、体育科技服务人。

硅片键合强度测试系统研究

对现有的几种硅片键合强度测试方法进行总结,在裂纹传播扩散法测试机理分析的基础上,提出了测试系统需要得到的参数和功能.采用模块化设计思想,对测试系统中的精密定位、显微视觉、红外测试和控制系统等关键技术分别研究,最后将单元技术集成,研制成功测试系统样机.通过对多个键合硅片强度测试对比实验,证明了该系统的有效性.

痕量亚硝酸根的极谱测定

在酸性介质中,次甲基蓝与亚硝酸根发生亚硝化反应,本文选用0.08mol/l的盐酸,其亚硝化产物在—0.65V(us.SCE)附近产生一灵敏的极谱波,亚硝酸根浓度在0.002—0.24ug/ml范围内与二次导数波高成直线关系,本法用于水样和蔬菜中亚硝酸根的测定,选择性好。

光纤阵列中纤芯间距的检测系统

在光通讯器件中,由光纤阵列和光波导封装而成的光波导分路器芯片,有着广泛的应用。光纤阵列与光波导封装的关键技术在于实现光纤阵列与光波导的低损耗耦合。然而,光纤阵列中纤芯分布的均匀性将会直接影响到耦合的性能,因此,需要对光纤阵列的纤芯分布进行检测,以选择分布均匀的阵列用于和光波导的耦合。系统利用显微视觉和纳米微驱动平台搭建硬件平台,利用最小二乘算法和亚像素图像处理技术提取纤芯的中心,实现纤芯间距的在线检测,纤芯间距的检测精度为50 nm。实验验证了该系统能提高测量的效率和精度,具有很强的实际应用价值。

多目标拓扑优化设计在纳米定位平台中的应用

纳米定位平台在微型机械和精密仪器的设计和制造领域起着重要作用。该文将拓扑优化引入到压电陶瓷驱动的一维纳米定位平台设计中,并利用多目标设计方法对平台的运动和结构需求进行了优化,采用楔形预紧结构对压电陶瓷进行紧密预紧。经有限元仿真和实验验证,该实验系统输出位移达10μm,定位精度5 nm,耦合误差小于1%。实验证明,该方法为纳米定位平台的设计和制造提供了一种新颖、灵活、有效的方法。

MEMS热电堆芯片固晶工艺参数的优化

MEMS热电堆传感器能够实现对温度的精确测量,固晶工艺是其中关键一环,但目前尚缺乏有效方法精确优化MEMS热电堆固晶工艺参数。本文介绍了热电堆传感器的工作原理,提出了对固晶工艺参数(固晶厚度和爬胶高度)的要求。以固晶工艺要求为导向,初步探究了压力参数对固晶工艺的影响并进行了压力参数的优化。在优化的压力参数下,实验探究了点胶高度和贴片高度对固晶工艺的影响,并缩小了两参数的选择范围。在此基础上,通过有限元ANSYS软件,分析在相同温度下,不同固晶厚度的银浆与芯片接触处的热应力分布,找出最佳的固晶厚度参数,并精确优化了点胶高度和贴片高度。最后,通过实验验证的方式,对此参数下的MEMS热电堆固晶强度给出了检测结果。结果表明:压力参数为0.3MPa、点胶高度为140μm、贴片高度为460μm时,固晶推力均值为43.14N。其固晶质量最好,能够满足固晶强度要求,有助于提高MEMS热电堆芯片封装的可靠性与成品率。