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Chaos in a fractional-order micro-electro-mechanical resonator and its suppression 被引量:3
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作者 Mohammad Pourmahmood Aghababa 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第10期159-167,共9页
The present paper investigates the existence of chaos in a non-autonomous fractional-order micro-electromechanical resonator system(FOMEMRS).Using the maximal Lyapunov exponent criterion,we show that the FOMEMRS exh... The present paper investigates the existence of chaos in a non-autonomous fractional-order micro-electromechanical resonator system(FOMEMRS).Using the maximal Lyapunov exponent criterion,we show that the FOMEMRS exhibits chaos.Strange attractors of the system are plotted to validate its chaotic behavior.Afterward,a novel fractional finite-time controller is introduced to suppress the chaos of the FOMEMRS with model uncertainties and external disturbances in a given finite time.Using the latest version of the fractional Lyapunov theory,the finite time stability and robustness of the proposed scheme are proved.Finally,we present some computer simulations to illustrate the usefulness and applicability of the proposed method. 展开更多
关键词 micro-electro-mechanical resonator chaotic behavior fractional calculus fractional finite-time controller
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NONLINEAR DYNAMICS OF LATERAL MICRO-RESONATOR INCLUDING VISCOUS AIR DAMPING 被引量:3
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作者 GAO Rong WANG Xiaojing +2 位作者 WANG Min YU Maohua XIE Mingchun 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2007年第3期75-78,共4页
The nonlinear dynamics of the lateral micro-resonator including the air damping effect is researched. The air damping force is varied periodically during the resonator oscillating, and the air damp coefficient can not... The nonlinear dynamics of the lateral micro-resonator including the air damping effect is researched. The air damping force is varied periodically during the resonator oscillating, and the air damp coefficient can not be fixed as a constant. Therefore the linear dynamic analysis which used the constant air damping coefficient can not describe the actual dynamic characteristics of the mi-cro-resonator. The nonlinear dynamic model including the air damping force is established. On the base of Navier-Stokes equation and nonlinear dynamical equation, a coupled fluid-solid numerical simulation method is developed and demonstrates that damping force is a vital factor in micro-comb structures. Compared with existing experimental result, the nonlinear numerical value has quite good agreement with it. The differences of the amplitudes (peak) between the experimental data and the results by the linear model and the nonlinear model are 74.5% and 6% respectively. Nonlinear nu-merical value is more exact than linear value and the method can be applied in other mi-cro-electro-mechanical systeme (MEMS) structures to simulate the dynamic performance. 展开更多
关键词 Air damping Nonlinear dynamics micro-resonATOR micro-electro-mechanical systems(MEMS)
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Viscous fluid damping in a laterally oscillating finger of a comb-drive micro-resonator based on micro-polar fluid theory
3
作者 Sahra Azma Ghader Rezazadeh +1 位作者 Rasoul Shabani Elnaz Alizadeh-Haghighi 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第3期397-405,共9页
Viscous damping is a dominant source of energy dissipation in laterally oscillating micro-structures. In microresonators in which the characteristic dimensions are comparable to the dimensions of the fluid molecules, ... Viscous damping is a dominant source of energy dissipation in laterally oscillating micro-structures. In microresonators in which the characteristic dimensions are comparable to the dimensions of the fluid molecules, the assumption of the continuum fluid theory is no longer justified and the use of micro-polar fluid theory is indispensable. In this paper a mathematical model was presented in order to predict the viscous fluid damping in a laterally oscillating finger of a micro-resonator considering micro-polar fluid theory. The coupled governing partial differential equations of motion for the vibration of the finger and the micro-polar fluid field have been derived. Considering spin and no-spin boundary conditions, the related shape functions for the fluid field were presented. The obtained governing differential equations with time varying boundary conditions have been transformed to an enhanced form with homogenous boundary conditions and have been discretized using a Galerkin-based reduced order model. The effects of physical properties of the micro-polar fluid and geometrical parameters of the oscillating structure on the damping ratio of the system have been investigated. 展开更多
关键词 micro-electro-mechanical systems(MEMS) micro-resonator micro-polar theory Viscous fluid damping Galerkin method
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C波段横向激励薄膜体声波谐振器设计与制备
4
作者 吴高米 马晋毅 +5 位作者 李尚志 司美菊 唐小龙 蒋世义 江洪敏 张祖伟 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第3期285-289,共5页
针对未来移动通信对射频前端器件提出的多频率、高集成新要求,开展了兼具声表面波(SAW)谐振器和薄膜体声波谐振器(FBAR)技术特点的新型横向激励兰姆波谐振器研究。该文介绍了基于c轴择优取向氮化铝(AlN)压电薄膜的C波段横向激励薄膜体... 针对未来移动通信对射频前端器件提出的多频率、高集成新要求,开展了兼具声表面波(SAW)谐振器和薄膜体声波谐振器(FBAR)技术特点的新型横向激励兰姆波谐振器研究。该文介绍了基于c轴择优取向氮化铝(AlN)压电薄膜的C波段横向激励薄膜体声波谐振器(XBAR)的结构设计、参数优化和制备方法,并进行了工艺验证。通过剥离和刻蚀等步骤制备了谐振频率4.464 GHz、品质因数3039、品质因数与频率之积(f×Q)达到1.56×10^(13)GHz、面积小于0.12 mm^(2)的低杂波XBAR谐振器,并仿真分析了其用于射频滤波器的可行性。该研究为进一步研制多频率、高集成的小型化XBAR滤波器组件提供了有效的设计技术和工艺技术支撑。 展开更多
关键词 压电微机电系统(MEMS)器件 C波段射频滤波器 横向激励薄膜体声波谐振器(XBAR) 多频率 高集成
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Detecting magnetic field direction by a micro beam operating in different vibration modes 被引量:4
5
作者 陈洁 秦明 黄庆安 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2011年第9期323-328,共6页
A new method to detect the magnetic field direction by using a silicon structure is presented in this paper. The structure includes a micro beam and an in-plane coil electrode. When the electrode under a magnetic fiel... A new method to detect the magnetic field direction by using a silicon structure is presented in this paper. The structure includes a micro beam and an in-plane coil electrode. When the electrode under a magnetic field is applied with an alternating current, the micro beam is actuated under the effect of the Lorentz forces. Magnetic fields of different directions cause different vibration profiles. The direction of the magnetic field is obtained by measuring the vibration amplitudes of the micro beam, which is driven to work at first- and second-order resonant modes. A micro structure has been fabricated using the bulk microma^hined silicon process. A laser Doppler vibrometer system is implemented to measure the vibration amplitudes. The experimental results show that the amplitude of the structure, which depends on the different modes, is a sine or cosine function of the angle of the magnetic field. It agrees well with the simulation result. Currently a resolution of 10~ for the magnetic field direction measurement can be obtained using the detecting principle. 展开更多
关键词 BEAM micro-electro-mechanical systems Lorentz force resonANCE
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A Micro-Electro-Mechanical System-Based Bulk Acoustic Wave Piezoelectric Disk Resonator for Detecting z-axis Rotation Rate
6
作者 许仲兴 张卫平 +4 位作者 唐健 张弓 成宇翔 陈文元 关冉 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 EI 2015年第3期286-292,共7页
This paper presents a bulk acoustic wave piezoelectric disk resonator based on a special pair of degenerative modes, to detect z-axis angular velocity. A single piezoelectric disk is operated in its appropriate modes ... This paper presents a bulk acoustic wave piezoelectric disk resonator based on a special pair of degenerative modes, to detect z-axis angular velocity. A single piezoelectric disk is operated in its appropriate modes in the k Hz frequency range to achieve this function. This design combines the bulk acoustic wave drive/sense mode with lead zirconate titanate resonator which improves device's performance and simplifies its structural complexity. The operation principle of piezoelectric disk resonator is given and validated by finite element method,and the scale factor of piezoelectric disk resonator is 0.977 μV/[(°) · s-1] without any amplification section.The results of impedance analysis for the prototype in the air, which is fabricated on lead zirconate titanate wafer by Micro-Electro-Mechanical System process, show that the resonant frequency of the piezoelectric disk resonator is about 190 k Hz. Moreover, the measured frequency split between drive and sense mode is about290 Hz without any tuning methods. At last, a closed-loop driving and detecting circuit system is designed and its modulation/demodulation method is studied, preliminary experiments show that this device is not sensitive to acceleration, but is sensitive to angular velocity, its performance parameters need follow-up experiments. 展开更多
关键词 micro-Electro-mechanical System angular velocity bulk acoustic wave piezoelectric resonator mode matching
原文传递
非完全覆盖双层微梁谐振器热弹性阻尼建模 被引量:2
7
作者 杨龙飞 李普 叶一舟 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期86-95,共10页
热弹性阻尼是决定微机械谐振器品质因子上限的关键参数之一。以往热弹性阻尼解析解只适用于完全覆盖多层微梁结构。由于制造工艺和实际功能需求,非完全覆盖双层梁为代表的复杂结构形式更普遍。基于傅里叶传热定律,推导出非完全覆盖双层... 热弹性阻尼是决定微机械谐振器品质因子上限的关键参数之一。以往热弹性阻尼解析解只适用于完全覆盖多层微梁结构。由于制造工艺和实际功能需求,非完全覆盖双层梁为代表的复杂结构形式更普遍。基于傅里叶传热定律,推导出非完全覆盖双层微梁谐振器热弹性阻尼的解析解。同时利用数值方法和实验验证了该解析解的有效性。并分析了镀层厚度、长度和位置对热弹性阻尼的影响。 展开更多
关键词 微机电系统谐振器 热弹性阻尼 品质因子 热弹性理论
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电容式MEMS陀螺电极间隙标定方法研究
8
作者 刘高 侯占强 +2 位作者 邝云斌 肖定邦 吴学忠 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第4期499-503,共5页
该文以蝶翼式陀螺为研究对象,研究了电容式微机电系统(MEMS)陀螺电极间隙标定的方法。提出了一种基于谐振测量的电学标定方法,设计了基于调制解调技术的高精度微弱电容检测电路,并可以通过开关控制实现蝶翼式陀螺不同接口电容电极间隙... 该文以蝶翼式陀螺为研究对象,研究了电容式微机电系统(MEMS)陀螺电极间隙标定的方法。提出了一种基于谐振测量的电学标定方法,设计了基于调制解调技术的高精度微弱电容检测电路,并可以通过开关控制实现蝶翼式陀螺不同接口电容电极间隙的测量与标定。基于陀螺工作原理建立了电极间隙理论分析模型,推导了电容间隙与输出电压之间的关系,搭建了电极间隙测量与标定平台,测量了多个陀螺不同电极的间隙,并与采用电容-电压(CV)分析仪、台阶仪的测试结果进行了对比。与CV分析仪测试方法相比,该方法可有效地避免寄生电容的影响,在寄生电容未知的情况下可准确测量出有效电极间隙,同时具有更高的分辨率。与台阶仪测试方法相比,该方法可以准确反映实际电极位置的间隙大小。被测陀螺的电极间隙理论设计值为2μm,采用该文提出的方法测试值分布范围为1.92~2.2μm,采用CV分析仪测试结果为2.004μm(寄生电容已知),采用台阶仪平均测试值为2.11μm。 展开更多
关键词 电容式 微机电系统(MEMS)陀螺 谐振测量 电极间隙 标定方法
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基于MEMS硅基谐振器的磁场传感器最新进展
9
作者 武颖杰 吕秀梅 +2 位作者 张自强 涂程 张晓升 《太赫兹科学与电子信息学报》 2023年第11期1387-1396,共10页
随着智能时代的到来,磁场传感器已经广泛应用于移动设备中,为用户提供定位和导航等服务。目前,基于霍尔效应的磁场传感器和基于磁性材料的磁阻式传感器是人们普遍采用的2种磁场检测传感器。基于霍尔效应的磁场传感器的优点是成本低,不... 随着智能时代的到来,磁场传感器已经广泛应用于移动设备中,为用户提供定位和导航等服务。目前,基于霍尔效应的磁场传感器和基于磁性材料的磁阻式传感器是人们普遍采用的2种磁场检测传感器。基于霍尔效应的磁场传感器的优点是成本低,不需要外加磁性材料,且制作工艺和互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容。这种传感器的工作范围一般为10μT~1 T,并可以通过增加功耗的方式来提高分辨力。磁阻式磁场传感器拥有较高的分辨力和较宽的工作范围(0.1 nT~1 T),其性能主要取决于磁性材料。除了以上2种方式外,由硅基微机电系统(MEMS)谐振器构成的谐振式磁场传感器利用洛伦兹力对磁场的依赖性实现了对磁场的检测,具有体积小、功耗低、性能优异且与CMOS工艺兼容等优点,近年来受到研究人员的广泛关注。本文回顾了由MEMS硅基谐振器构成的磁场传感器的最新发展动态和性能提升方法,并总结了当前存在的关键挑战和未来机遇。 展开更多
关键词 微机电系统 谐振式磁场传感器 硅基谐振器 压电式换能 电容式换能
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压电微纳定位平台自适应陷波滤波在线谐振抑制 被引量:2
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作者 王雯雯 赖磊捷 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第5期710-714,共5页
压电驱动柔性微纳米定位平台通常呈现低阻尼谐振模态,高速运动时易激发机械谐振,从而严重影响控制系统稳定性、控制带宽和轨迹跟踪精度。为消除当前谐振控制器对平台动力学建模精度的依赖性,该文设计了一种自适应陷波滤波器来实现压电... 压电驱动柔性微纳米定位平台通常呈现低阻尼谐振模态,高速运动时易激发机械谐振,从而严重影响控制系统稳定性、控制带宽和轨迹跟踪精度。为消除当前谐振控制器对平台动力学建模精度的依赖性,该文设计了一种自适应陷波滤波器来实现压电微纳定位平台的在线实时抑制谐振。首先,搭建了压电驱动柔性微纳定位平台系统并建立其机电耦合动力学模型;其次,利用快速傅里叶变换方法在线分析了闭环系统误差信号,设计平台频率特性提取算法,实现了对陷波滤波器参数的在线自适应整定;最后,利用所设计的自适应陷波滤波器对阶跃信号和三角波信号进行轨迹跟踪实验。实验结果表明,自适应陷波滤波器可以很好地实现谐振的在线抑制,能够有效提升平台的稳定性和轨迹跟踪精度。 展开更多
关键词 微纳米定位平台 压电陶瓷驱动器 在线谐振抑制 自适应陷波滤波器 柔性机构
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十字型微谐振梁多场耦合非线性振动分析
11
作者 韩光 许立忠 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期308-317,共10页
为了提高电容检测传感器的检测精度,提出了一种十字型微谐振梁。将其简化为多场耦合振动模型,在考虑分子力与电场力的情况下建立动力学方程。求得其非线性振动固有频率及其变化规律,分析了不同参数对位移响应的影响。利用微加工技术制... 为了提高电容检测传感器的检测精度,提出了一种十字型微谐振梁。将其简化为多场耦合振动模型,在考虑分子力与电场力的情况下建立动力学方程。求得其非线性振动固有频率及其变化规律,分析了不同参数对位移响应的影响。利用微加工技术制作十字型微谐振梁,采用静电激励—电容检测方法对其测试。创新性地将激振端与拾振端采用隔离带分开,使输出的电压信号不掺杂激励信号,结果更加真实准确。使用Owen交流电桥进行检测。结果表明:谐振梁尺寸较小时,分子力对谐振梁非线性振动影响较大。在忽略与考虑分子力时,相对误差分别为4.706%与1.971%,考虑分子力时理论值更加贴近于实测值。十字型微谐振梁的品质因数为105.8,较传统一字梁,检测信号更为明显。 展开更多
关键词 微机电系统(MEMS) 非线性振动 分子力 多场耦合 十字型谐振梁
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用于大气数据系统的硅谐振压力传感器 被引量:1
12
作者 胡宗达 彭鹏 +2 位作者 李奇思 杨劼立 苏晓晓 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第3期160-163,共4页
设计了一种用于机载大气数据系统的高精度微机电系统(MEMS)硅谐振压力传感器。采用了多层硅—硅键合技术、阳极键合技术以获得高稳定性的频率信号输出和圆片级真空封装,其具有高精度、高Q值的特点。芯片采用复合谐振梁—膜—硅岛结构作... 设计了一种用于机载大气数据系统的高精度微机电系统(MEMS)硅谐振压力传感器。采用了多层硅—硅键合技术、阳极键合技术以获得高稳定性的频率信号输出和圆片级真空封装,其具有高精度、高Q值的特点。芯片采用复合谐振梁—膜—硅岛结构作为谐振器部分,以减小面外谐振模态带来的性能影响。测试结果表明:在量程范围为3~130 kPa,温度范围为-55~85℃,该谐振压力传感器的全温全压精度高达0.01%FS。 展开更多
关键词 硅谐振压力传感器 复合谐振梁—膜—硅岛结构 高精度 微机电系统
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微机械谐振式加速度计的研究现状及发展趋势 被引量:14
13
作者 高杨 雷强 +1 位作者 赵俊武 吕军光 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1-14,共14页
微机械谐振式加速度计(MMRA)是通过检测加速度施加前后谐振器谐振频率变化实现对加速度检测的。该传感器具有频率信号输出、稳定性好、灵敏度高、精度高等优点,己成为MEMS传感器的重要发展方向之一。详细讨论了微机械谐振式加速度计设... 微机械谐振式加速度计(MMRA)是通过检测加速度施加前后谐振器谐振频率变化实现对加速度检测的。该传感器具有频率信号输出、稳定性好、灵敏度高、精度高等优点,己成为MEMS传感器的重要发展方向之一。详细讨论了微机械谐振式加速度计设计中的关键技术,难点及对应解决方案、发展趋势。其中,关键技术包括机械结构、激励与检测方式以及谐振器刚度改变方式。分析了谐振器的三种机械结构以及微杠杆工艺误差造成的不对称性;根据谐振器材料的压电特性,可将MMRA分为压电MMRA和非压电MMRA,压电MMRA的激励与检测方式都是压电激励/压电检测,非压电MMRA主要为静电激励/电容检测;讨论了轴向应力和静电刚度这两种谐振器刚度改变方式的原理和适用范围。微机械谐振式加速度计主要存在四个技术难点:机械耦合、温度特性、工艺误差、组装与封装,并针对这四点给出了相应的解决方案。集成,静电刚度,新材料,多轴以及更高的性能指标将是今后微机械谐振式加速度计的主要发展趋势。 展开更多
关键词 谐振器 谐振频率 灵敏度
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微电子机械系统中的残余应力问题 被引量:32
14
作者 钱劲 刘澂 +1 位作者 张大成 赵亚溥 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期393-401,共9页
残余应力一直是微系统技术 (MST)发展中一个令人关注的问题 ,它影响着MEMS器件设计、加工和封装的全过程。文中考虑薄膜中残余应力的起源 ,介绍测量残余应力的主要方法 ,并就计算薄膜中残余应力的Stoney公式及其推广形式作了详细的讨论 ... 残余应力一直是微系统技术 (MST)发展中一个令人关注的问题 ,它影响着MEMS器件设计、加工和封装的全过程。文中考虑薄膜中残余应力的起源 ,介绍测量残余应力的主要方法 ,并就计算薄膜中残余应力的Stoney公式及其推广形式作了详细的讨论 ,针对微尺度下残余应力对MEMS结构力学行为的影响 。 展开更多
关键词 微电子机械笼 残余应力 薄膜 屈曲 粘附 响应频率
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MOEMS陀螺的谐振腔设计 被引量:7
15
作者 冯丽爽 刘惠兰 +1 位作者 贺斌 王广龙 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1373-1376,共4页
微光机电(MOEMS)陀螺代表着微型光学陀螺的重要发展方向,而MOEMS谐振腔的设计是谐振式MOEMS陀螺的核心技术.提出了一种新颖的基于微纳米加工技术的MOEMS空间谐振腔结构,介绍了其工作原理和系统构成.建立了谐振腔的数学模型,并利用MATLA... 微光机电(MOEMS)陀螺代表着微型光学陀螺的重要发展方向,而MOEMS谐振腔的设计是谐振式MOEMS陀螺的核心技术.提出了一种新颖的基于微纳米加工技术的MOEMS空间谐振腔结构,介绍了其工作原理和系统构成.建立了谐振腔的数学模型,并利用MATLAB软件对其重要参数进行了仿真计算及分析.为提高谐振腔清晰度及系统测量精度,优化了谐振腔输入输出镜的技术指标,并在此基础上完成了谐振腔的微加工工艺设计.结果表明:所设计的谐振腔清晰度可以达到346,陀螺极限灵敏度为0.25(°)/h,同时可以有效克服克尔效应、背向散射、偏振等光路噪声的影响. 展开更多
关键词 微光机电系统(MOEMS) 陀螺 谐振腔 微镜 微纳米加工
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谐振式MEMS温度传感器设计 被引量:16
16
作者 马洪宇 黄庆安 秦明 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2022-2027,共6页
为了实现以频率输出为信号的气象温度测量,提出了一种基于双层悬臂梁的谐振式微温度传感器。基于双悬臂梁不同材料热膨胀系数的差异会导致悬臂梁谐振频率偏移的原理,采用压电方式同时实现悬臂梁的驱动及其谐振频率的检测,从而实现温度... 为了实现以频率输出为信号的气象温度测量,提出了一种基于双层悬臂梁的谐振式微温度传感器。基于双悬臂梁不同材料热膨胀系数的差异会导致悬臂梁谐振频率偏移的原理,采用压电方式同时实现悬臂梁的驱动及其谐振频率的检测,从而实现温度的测量。根据硅基传感器的正面腐蚀工艺,设计了谐振悬臂梁的双层结构,采用有限元方法分析了悬臂梁的谐振模态、可利用的振型及其温度与各模态谐振频率的关系,并利用多普勒振动系统对悬臂梁的谐振特性进行了研究。实验发现悬臂梁的二阶弯曲振型Q值相对于其它振型是最大的,其Q值约为150;高阶振型特别是二阶弯曲振型适合用于以ZnO为压电材料的温度传感器的频率检测,并且具有相对较高的灵敏度(约为20Hz/℃)和频率温度系数(1.9×10-4/℃)。结果表明,微型温度传感器能够满足气象温度检测的要求,并具有抗干扰能力强、灵敏度高、信号传输接口简单等优点。 展开更多
关键词 温度传感器 微机电系统(MEMS) 频率测量 谐振 悬臂梁
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一种谐振式微小型机器人移动机构 被引量:8
17
作者 蒋振宇 李伟达 祝宇虹 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第4期625-628,共4页
提出了一种基于谐振机理的微小型平面移动机构,由3条弹性腿足组成,在压电膜的激励下使弹性足发生振动,足端与地面产生碰撞摩擦,驱动机构行走,具有结构简单和移动速度快的优点。首先介绍了机构的行走机理,然后利用有限元法对试验样机的... 提出了一种基于谐振机理的微小型平面移动机构,由3条弹性腿足组成,在压电膜的激励下使弹性足发生振动,足端与地面产生碰撞摩擦,驱动机构行走,具有结构简单和移动速度快的优点。首先介绍了机构的行走机理,然后利用有限元法对试验样机的弹性足进行了模态分析并建立了简化动力学模型。最后实验结果表明,该样机在10 V电压驱动下,最大速度可达23.02 mm/s,证明了模型的正确性。 展开更多
关键词 微小型移动机构 谐振 双压电膜
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压膜阻尼作用下微机械谐振器动力学分析 被引量:7
18
作者 张琪昌 周凡森 王炜 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第17期124-130,共7页
静电驱动微机械谐振器由于其高频率、低功耗和小型化被广泛应用于工作在空气中和液体中的化学传感器和生物物种传感器中。对于微机械谐振器,作为表面效应的空气阻尼以及三次非线性静电刚度会显著影响器件的动态响应特性。通过压膜阻尼理... 静电驱动微机械谐振器由于其高频率、低功耗和小型化被广泛应用于工作在空气中和液体中的化学传感器和生物物种传感器中。对于微机械谐振器,作为表面效应的空气阻尼以及三次非线性静电刚度会显著影响器件的动态响应特性。通过压膜阻尼理论,探究了双端固支梁在自由振动过程中由于环境压力引起的空气阻尼和三次非线性静电刚度对微梁的运动形态、谐振响应等性能参数的影响,发现了双极板微谐振器振动特性与环境压力以及立方非线性静电刚度的关系。结果表明:环境压力的增加会使微机械谐振器的共振频率增加,振动的幅值以及共振漂移的幅度减小。微机械谐振器在小位移振动时,通过对幅频曲线的分析发现,三次非线性静电刚度会使微机械谐振器表现出或软或硬的非线性特性且不可忽略。 展开更多
关键词 微机械谐振器 压膜阻尼 环境压力
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MEMS磁场传感器的设计及测试 被引量:6
19
作者 陈洁 秦明 黄庆安 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期929-933,共5页
以U型梁为主要结构设计了一种新型的洛伦兹力驱动的磁场传感器,检测在磁场中作切割磁力线运动的金属线上的感生电压,实现磁场测量.首先介绍了传感器的工作原理,并用振动理论对传感器的受力及响应进行了分析,接着用有限元软件建立结构模... 以U型梁为主要结构设计了一种新型的洛伦兹力驱动的磁场传感器,检测在磁场中作切割磁力线运动的金属线上的感生电压,实现磁场测量.首先介绍了传感器的工作原理,并用振动理论对传感器的受力及响应进行了分析,接着用有限元软件建立结构模型并对其振动模态和频率进行了仿真.该MEMS磁场传感器采用标准的CMOS工艺加上后处理来实现.最后用多普勒仪对传感器的频率和振动幅度进行测试,并对传感器的感生电动势与磁场、电流的关系进行了测试.实验结果与理论分析一致,该传感器的灵敏度为14 mV/mT.该传感器结构简单,测试方便,可用于对mT级的磁场进行测试. 展开更多
关键词 磁场传感器 MEMS 洛仑兹力 谐振
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MEMS陀螺仪芯片级温控系统的设计 被引量:5
20
作者 曹慧亮 杨波 +2 位作者 徐露 李宏生 王寿荣 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期55-59,共5页
为了提高MEMS陀螺仪的温度性能,基于东南大学自主设计的TC10号温控陀螺表头,设计了一种芯片级温控系统.首先,研究了微加热丝和微热敏电阻的材料、结构以及表头的加工工艺,分析了温控系统的工作原理.然后,建立了表头内部的温度模型,利用Z... 为了提高MEMS陀螺仪的温度性能,基于东南大学自主设计的TC10号温控陀螺表头,设计了一种芯片级温控系统.首先,研究了微加热丝和微热敏电阻的材料、结构以及表头的加工工艺,分析了温控系统的工作原理.然后,建立了表头内部的温度模型,利用Ziegler-Nichols经验参数法,确定了PID参数并进行系统仿真,验证了控制系统的快速性和稳定性.最后,结合模型和仿真参数设计了温控电路,并通过温度实验得到了微热敏电阻的温度特性曲线.结果显示:温控系统可将表头内温度控制在设定温度点附近;表头腔内温度和驱动模态谐振频率在-20~60℃范围内的变化量分别由温控前的78.453℃和3.76 Hz下降到温控后的4.949℃和0.48 Hz,由此验证了芯片级温控技术的可行性. 展开更多
关键词 芯片级温控 MEMS陀螺仪 温度模型 谐振频率
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