光栅MOEMS加速度计温度特性

1

作者 邰鹏 金丽 +2 位作者 解琨阳 张敏娟 李孟委 《微纳电子技术》 CAS 2024年第5期127-133,共7页

由于硅微机械加速度计受温度影响,导致硅弹性模量和热膨胀系数发生变化,造成微光机电系统(MOEMS)加速度计标度因数漂移、测量稳定性下降等问题。首先,采用COMSOL软件对光栅MOEMS加速度计微机械结构部分进行了温度特性仿真,分析了硅弹性... 由于硅微机械加速度计受温度影响,导致硅弹性模量和热膨胀系数发生变化,造成微光机电系统(MOEMS)加速度计标度因数漂移、测量稳定性下降等问题。首先,采用COMSOL软件对光栅MOEMS加速度计微机械结构部分进行了温度特性仿真,分析了硅弹性模量温度系数和热膨胀系数对光栅MOEMS加速度计微机械结构标度因数和零位的影响。其次,设计了温控精度达0.1℃的温度控制系统,并利用该系统对加速度计进行温度控制。最后,对光栅泰伯效应MOEMS加速度计温度特性展开测试,结果表明,加速度计的标度因数随温度升高而增大,零偏稳定性随温度的升高而降低,加速度计标度因数温度系数为0.30 V·g^(-1)·℃^(-1),零偏稳定性温度系数为-7.78μg/℃,其变化趋势与仿真结果一致。这为实现全温范围下高精度MOEMS加速度计奠定了基础。 展开更多

关键词 微光机电系统(MOEMS)加速度计 光栅泰伯效应 热仿真 温度特性 温控电路 标度因数 零偏稳定性

原文传递

一种用于振动测量的MEMS电磁式加速度计

2

作者 朱旭 金丽 +2 位作者 解琨阳 张敏娟 李孟委 《微纳电子技术》 CAS 2024年第6期98-105,共8页

基于电磁感应原理,设计并制备了一种用于振动测量的微机电系统(MEMS)电磁式加速度计,其具有无源、集成度高、对加工工艺精度要求低及不受温度、湿度影响等优势。首先通过有限元分析软件对加速度计敏感结构及永磁体磁场进行仿真分析,然... 基于电磁感应原理,设计并制备了一种用于振动测量的微机电系统(MEMS)电磁式加速度计,其具有无源、集成度高、对加工工艺精度要求低及不受温度、湿度影响等优势。首先通过有限元分析软件对加速度计敏感结构及永磁体磁场进行仿真分析,然后利用MEMS微加工工艺制备敏感结构及电磁线圈等主要部件,将加速度计芯片与嵌有永磁体的陶瓷基板进行键合封装。通过敏感结构受到振动并带动线圈相对永磁体发生位移产生电压信号。最后通过振动测试系统对电磁式加速度计的灵敏度、量程、线性度及抗过载能力等动态参量进行评估。实验结果表明,在0~3g量程范围内,加速度计可实现对63~69 Hz频率振动的测量,灵敏度最高为263 mV/g,非线性误差为3.3%,可用于恶劣环境下低g值的振动测量。 展开更多

关键词 微机电系统(MEMS) 加速度计 振动测量 电磁式 永磁体

原文传递

微纳光栅MOEMS加速度计优化设计与测试

3

作者 王策 张晓玉 +4 位作者 金丽 解琨阳 贾鑫瑞 张鹏 李孟委 《微纳电子技术》 CAS 2024年第4期114-120,共7页

提出了一种基于微纳光栅泰伯效应的微光机电系统(MOEMS)加速度计,通过Comsol软件对加速度计结构和光栅结构参数进行优化,使其在20g量程范围内获得较大的结构灵敏度和衍射效应灵敏度,同时通过仿真分析了该结构的交叉轴串扰情况。由于受... 提出了一种基于微纳光栅泰伯效应的微光机电系统(MOEMS)加速度计,通过Comsol软件对加速度计结构和光栅结构参数进行优化,使其在20g量程范围内获得较大的结构灵敏度和衍射效应灵敏度,同时通过仿真分析了该结构的交叉轴串扰情况。由于受外界温度起伏影响,双层光栅结构间距受热膨胀系数的影响产生相对位移。为了减小由于温度起伏对光栅加速度计零偏的影响,采用温度闭环反馈控制技术将加速度计温度变化控制在±10 mK范围内。经实验测试,加速度计零偏稳定性达3.7μg,相较于无温控情况提升了近7倍。最终实现光栅MOEMS加速度计的灵敏度达5.23 V/g,线性相关系数为99.9%,分辨率达286.8μg。 展开更多

关键词 微光机电系统(MOEMS) 光栅加速度计 泰伯效应 温度闭环反馈控制 零偏稳定性

原文传递

高精度磁栅式隧道磁阻微位移传感器

4

作者 李旺 解琨阳 +3 位作者 金丽 景宁 钟毓杰 李孟委 《微纳电子技术》 CAS 2024年第4期121-127,共7页

利用隧道磁阻(TMR)效应设计了一种结构相对简单的磁栅式高精度微位移传感器。首先,介绍了磁栅式隧道磁阻位移传感器检测原理,凭借隧道磁阻传感器高灵敏度的特点检测磁栅敏感轴上方的空间磁场,接着利用COMSOL有限元仿真软件对磁栅结构进... 利用隧道磁阻(TMR)效应设计了一种结构相对简单的磁栅式高精度微位移传感器。首先,介绍了磁栅式隧道磁阻位移传感器检测原理,凭借隧道磁阻传感器高灵敏度的特点检测磁栅敏感轴上方的空间磁场,接着利用COMSOL有限元仿真软件对磁栅结构进行仿真设计,验证了磁栅的磁场分布特性。通过搭建四桥路检测电路能够使TMR传感器有效抑制外部磁场干扰以及温度对TMR传感器的影响;得益于90°移相电路模块的加入,得到两路相位相差90°的标准正余弦信号,解决了传统的由于空间非正交引起的相位和幅值等误差问题,为超高倍数的细分插值技术奠定了基础,最后结合细分因子为9600的插值电路,理论上可实现208 nm的高分辨率位移检测,在20 mm量程范围内能达到0.15%的位移测量精度。 展开更多

关键词 微位移传感器 隧道磁阻 磁栅 细分插值电路 高分辨率位移检测

原文传递

基于单质量块微纳光栅泰伯效应的双轴MOEMS加速度计

5

作者 杜艺鑫 金丽 +2 位作者 解琨阳 吴倩楠 李孟委 《微纳电子技术》 CAS 2024年第4期98-104,共7页

对一种基于单质量块微纳光栅泰伯效应双轴微光机电系统(MOEMS)加速度计进行了设计、加工与测试。利用有限元分析和时域有限差分法分别对双轴加速度计的敏感结构和光栅参数进行仿真优化。在保证加速度计高集成度的同时,为了实现双轴加速... 对一种基于单质量块微纳光栅泰伯效应双轴微光机电系统(MOEMS)加速度计进行了设计、加工与测试。利用有限元分析和时域有限差分法分别对双轴加速度计的敏感结构和光栅参数进行仿真优化。在保证加速度计高集成度的同时,为了实现双轴加速度的高精度测量,采用不同周期的两组光栅进行双轴加速度检测,通过磁控溅射工艺将两组光栅结构沉积在质量块的不同区域,最终通过阳极键合方式实现该双轴MOEMS加速度计的制备。实验结果表明,光栅泰伯效应双轴MOEMS加速度计x轴与y轴的灵敏度分别为3.36和3.54 V/g,零偏稳定性分别为25.53和20.91μg@1 s。该研究为实现高精度多轴加速度计提供了一种新的方法。 展开更多

关键词 微光机电系统(MOEMS) 双轴MOEMS加速度计 泰伯效应 微纳光栅 阳极键合

原文传递

基于超消色差1/4波片和AOTF的高光谱全偏振成像技术 被引量：4

6

作者 张瑞 解琨阳 +4 位作者 景宁 王志斌 陈媛媛 李克武 乔亚 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期184-191,共8页

针对环境温度、电压、入射角等因素变化对基于声光可调谐滤波器(Acousto-optic tunable filter,AOTF)和液晶可变延迟器(Liquid crystal variable retarder,LCVR)的光谱偏振成像测量精度影响大,且整个系统实现复杂等缺点;考虑到超消色差... 针对环境温度、电压、入射角等因素变化对基于声光可调谐滤波器(Acousto-optic tunable filter,AOTF)和液晶可变延迟器(Liquid crystal variable retarder,LCVR)的光谱偏振成像测量精度影响大,且整个系统实现复杂等缺点;考虑到超消色差波片对温度和波长依赖小,结合AOTF高光谱成像的优点,提出了基于超消色差1/4波片和AOTF的高光谱全偏振成像新方法。详细分析了该方法的工作原理,并结合可购买到的最好超消色差1/4波片中相位延迟和快轴随波长的微小波动,进而分析了该波动对偏振测量的影响,并针对这些影响研究了修正策略。搭建了原理样机,对450~950 nm波段进行了偏振测量,修正后偏振度测量误差≤1%,对偏振方向的测量偏差≤1.8°,以633 nm为例,对其全Stokes参量图像进行了具体原理及修正测量验证实验,结果表明,该新技术原理正确,修正策略可行。该研究可为复杂条件下高精度、高光谱全偏振成像技术提供新的理论和实现方案。 展开更多

关键词 光谱偏振成像 声光可调谐滤波器 超消色差波片 Stokes参量

原文传递

压电超声换能器阻抗特性分析与匹配设计 被引量：7

7

作者 王玉江 王志斌 +2 位作者 宋雁鹏 解琨阳 赵同林 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期633-638,共6页

压电超声换能器在不同的工作频率下具有不同的输入阻抗,当驱动信号源输出阻抗与换能器输入阻抗失配时会产生能量损耗,导致无法满足换能器的功率要求,从而使其光谱衍射效率降低,影响光谱成像质量。为此对换能器阻抗频率特性的深入研究,... 压电超声换能器在不同的工作频率下具有不同的输入阻抗,当驱动信号源输出阻抗与换能器输入阻抗失配时会产生能量损耗,导致无法满足换能器的功率要求,从而使其光谱衍射效率降低,影响光谱成像质量。为此对换能器阻抗频率特性的深入研究,设计了一种新型宽带阻抗匹配网络。通过ADS仿真及匹配电路的测试,最终在115-180 MHz超声波频率内可使换能器的光谱衍射效率最高达70%。 展开更多

关键词 压电超声换能器 频率特性 阻抗匹配 衍射效率

下载PDF 职称材料

液晶相位调制型声光成像光谱偏振测量研究

8

作者 薛鹏 王志斌 +3 位作者 张瑞 薛锐 王玉江 解琨阳 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期578-583,共6页

新型的声光可调滤波器和双液晶相位可调延迟器相结合的一次成像光谱偏振系统与传统的二次成像光谱系统相比,不仅具有通光孔径大、光利用率高和全系统电调谐等优点,而且还能同时满足AOTF和LCVR的小角度入射,大大提高了光谱测量精度和偏... 新型的声光可调滤波器和双液晶相位可调延迟器相结合的一次成像光谱偏振系统与传统的二次成像光谱系统相比,不仅具有通光孔径大、光利用率高和全系统电调谐等优点,而且还能同时满足AOTF和LCVR的小角度入射,大大提高了光谱测量精度和偏振测量精度。通过实验计算,用拟合修正后的波长λ0和驱动频率fa关系式进行光谱测量,其相对误差值比用理论公式进行测量时减小约一个数量级。并且只需4组相位延迟量和4幅强度图即可求出全部的斯托克斯Stokes参量。理论分析了当系统考虑入射角度时,其偏振度、线偏振度、圆偏振度和角偏振度的最大相对误差值比只考虑光垂直入射时分别减少约0.306%、0.130%、10.96%和3.783%,为进一步提高系统的测量精度提供了理论基础。 展开更多

关键词 AOTF LCVR STOKES 偏振测量 误差分析

下载PDF 职称材料

晶体的定偏心平面CMP均匀性研究

9

作者 王志斌 吴传超 +3 位作者 安永泉 赵同林 解琨阳 刘顺 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期728-733,共6页

晶体的化学机械抛光(CMP)加工中存在工件的表面平整度差的问题。晶体平整度差,两块晶体在真空压合的过程中就会导致晶体被压裂甚至压碎,晶体表面出现任何微小的缺陷都会造成压合的失败,晶体的压合对于晶体表面的平整度要求非常高,因此... 晶体的化学机械抛光(CMP)加工中存在工件的表面平整度差的问题。晶体平整度差,两块晶体在真空压合的过程中就会导致晶体被压裂甚至压碎,晶体表面出现任何微小的缺陷都会造成压合的失败,晶体的压合对于晶体表面的平整度要求非常高,因此本文针对这一现象提出一种定偏心平面CMP方式,通过此种被动驱动式平面CMP方法,合理选择CMP及偏心距的参数,使得被加工晶体(Zn Se)的表面粗糙度值达到0.846 nm,平面面形误差小于1.178μm。 展开更多

关键词 定偏心 CMP 轨迹方程 均匀性

下载PDF 职称材料

基于双弹光差频调制的中红外波片相位延迟高精度测量 被引量：16

10

作者 张瑞 陈媛媛 +3 位作者 景宁 王志斌 李克武 解琨阳 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期184-190,共7页

提出了一种基于双弹光差频调制的中红外相位延迟精确测量方法。通过两个硒化锌型弹光调制器(PEM)的差频降低系统调制频率,产生载有被测相位延迟的低频调制信号,调制后的1倍差频幅值和2倍差频幅值相除可求得被测波片的相位延迟。该方法... 提出了一种基于双弹光差频调制的中红外相位延迟精确测量方法。通过两个硒化锌型弹光调制器(PEM)的差频降低系统调制频率,产生载有被测相位延迟的低频调制信号,调制后的1倍差频幅值和2倍差频幅值相除可求得被测波片的相位延迟。该方法可有效抑制光强波动及PEM相位延迟波动对测量的影响,提高测量精度。对测量原理进行了理论推导,设计了硒化锌型PEM和实验系统。实验结果表明,相位延迟测量误差不大于0.004%,灵敏度可达5×10^(-4) rad。 展开更多

关键词 测量 弹光调制器 差频调制 相位延迟 高精度

原文传递

泰曼-格林干涉型衍射光栅位移传感器 被引量：3

11

作者 梁洲鑫 李孟委 +4 位作者 张瑞 金丽 辛晨光 解琨阳 赵宏波 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期270-276,共7页

利用波片进行同步相位延迟,将波片与偏振分光棱镜相结合获得四路相位差为90°的正弦信号,从而将衍射光栅位移传感器的量程范围提升到激光相干长度的二分之一。对两路相位差为180°的信号进行差分处理,可有效避免激光功率抖动、... 利用波片进行同步相位延迟,将波片与偏振分光棱镜相结合获得四路相位差为90°的正弦信号,从而将衍射光栅位移传感器的量程范围提升到激光相干长度的二分之一。对两路相位差为180°的信号进行差分处理,可有效避免激光功率抖动、背景光干扰、运放温度漂移等因素带来的影响。最后利用细分插值电路对光路的输出信号构建反正切函数,实现了正弦函数的非线性模/数转换及2.54 nm的位移分辨率。这种具有高分辨率、大量程的位移传感器未来将进一步推动自动化机械设备、电子制造业以及工业智能领域的快速发展。 展开更多

关键词 光栅 位移检测 分辨率 光学传感与传感器

原文传递