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微/纳米系统技术的研究与发展 被引量:2
1
作者 苑伟政 《航空制造技术》 2005年第3期28-31,共4页
微/纳米科学与技术已成为人们在微观领域认识和改造世界的一种高新技术,得到世界上众多发达国家的高度重视。
关键词 微/纳米系统 微机电 学术交叉 市场需求 国防建设
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基于MEMS传感器的微型姿态确定系统研究 被引量:25
2
作者 薛亮 李天志 +1 位作者 李晓莹 常洪龙 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期457-460,共4页
针对捷联式姿态确定系统误差随时间积累的缺点,设计了一种由MEMS陀螺、加速度计及微磁强计组合的姿态确定系统。采用Allan方差方法分析了陀螺随机误差,通过建立姿态误差四元数微分方程和磁强计线性化测量方程,设计了姿态估计卡尔曼滤波... 针对捷联式姿态确定系统误差随时间积累的缺点,设计了一种由MEMS陀螺、加速度计及微磁强计组合的姿态确定系统。采用Allan方差方法分析了陀螺随机误差,通过建立姿态误差四元数微分方程和磁强计线性化测量方程,设计了姿态估计卡尔曼滤波器。系统采用实际测量值进行姿态解算,结果表明这种组合能够有效抑制传感器随机漂移引起的姿态误差,系统具有体积小、成本低、性能可靠等优点。 展开更多
关键词 姿态确定 ALLAN方差 卡尔曼滤波 随机漂移 磁强计
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曲率测量技术在微机电系统薄膜残余应力测量中的应用 被引量:7
3
作者 虞益挺 苑伟政 乔大勇 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期78-81,共4页
在比较曲率测量技术常用的Stoney公式及其修正式的基础上,利用有限元分析方法,建立薄膜/基底结构的有限元模型,给出一种薄膜残余应力的等效施加方法,从两个方面详细分析并对比这两个公式在微机电系统(Micro electromechanical systems,M... 在比较曲率测量技术常用的Stoney公式及其修正式的基础上,利用有限元分析方法,建立薄膜/基底结构的有限元模型,给出一种薄膜残余应力的等效施加方法,从两个方面详细分析并对比这两个公式在微机电系统(Micro electromechanical systems,MEMS)薄膜残余应力测量中的检测精度。仿真及分析结果表明,修正后的Stoney公式在很大程度上提高薄膜残余应力的测量精度,使曲率测量技术的适用范围得到较大扩展。但是当薄膜厚度接近于基底厚度或结构处于大变形状态下,修正式的计算精度也将受到较大影响,此时可以采用有限元分析方法来获得临界状态值,以提高残余应力的检测精度。同时,通过有限元分析,证实曲率测量技术应用中存在的另一个问题,即曲率的空间分布不均匀性现象。 展开更多
关键词 曲率测量技术 微机电系统 薄膜残余应力 薄膜/基底结构 有限元分析
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分立活塞式MEMS微变形镜的系统级设计 被引量:5
4
作者 虞益挺 苑伟政 +1 位作者 乔大勇 李晓莹 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05A期1761-1763,1767,共4页
利用实验室自主研发的集成设计平台,搭建了分立活塞式MEMS微变形镜的系统级行为模型,并对其有效性和准确性进行了验证;在此基础上完成了微变形镜的结构设计,并由仿真得到了结构的性能参数.研究结果表明,采用系统级方法进行MEMS器件的设... 利用实验室自主研发的集成设计平台,搭建了分立活塞式MEMS微变形镜的系统级行为模型,并对其有效性和准确性进行了验证;在此基础上完成了微变形镜的结构设计,并由仿真得到了结构的性能参数.研究结果表明,采用系统级方法进行MEMS器件的设计能够在确保求解精度的前提下,显著提高设计效率,缩短设计周期,减小设计成本;所设计的MEMS微变形镜的各项性能指标完全能满足一般自适应光学系统的应用要求. 展开更多
关键词 微变形镜 分立活塞式 系统级 集成设计平台
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自适应光学系统MEMS微变形镜的研究 被引量:5
5
作者 饶伏波 乔大勇 苑伟政 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 2004年第4期288-293,共6页
指出了传统变形镜研究所面临的瓶颈,以及采用MEMS技术研究微变形镜的优点.介绍了利用静电力驱 的平板电容式分立式微变形镜.分析结果表明它具有比传统变形镜更优越的性能.指出了进一步研究与发展MEMS微变形镜还需要解决的若干重要问题.
关键词 MEMS技术 自适应光学系统 驱动 分立式 电容式 优点 性能 瓶颈 研究所
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微型热敏传感器系统动态特性理论研究 被引量:3
6
作者 刘奎 苑伟政 +2 位作者 马炳和 邓进军 姜澄宇 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期648-652,共5页
通过分析用于检测流体参数的微型热敏传感器的工作原理,针对恒流和恒温驱动电路驱动的此类传感器组成的系统,提出了对微型热敏传感器系统动态特性分析的依据和计算设计方法。并且通过对一阶恒流电路驱动传感器系统的时间常数和二阶恒温... 通过分析用于检测流体参数的微型热敏传感器的工作原理,针对恒流和恒温驱动电路驱动的此类传感器组成的系统,提出了对微型热敏传感器系统动态特性分析的依据和计算设计方法。并且通过对一阶恒流电路驱动传感器系统的时间常数和二阶恒温电路驱动传感器系统的响应频率的计算和分析,得到基于M EM S技术的热敏传感器系统的时域、频域参数的计算和设计依据,为此类传感器的器件设计和性能分析提供了重要的参考依据。 展开更多
关键词 热敏传感器 微机电系统 驱动电路 时间常数 响应频率
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基于电渗流的微流控混和芯片系统级建模技术研究 被引量:3
7
作者 李红卫 苑伟政 叶芳 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期1983-1987,共5页
微流控混合芯片是微流控芯片系统中的重要组成部分,其混合效率直接影响后续反应产物的分布和反应体系的容量.文中对基于电渗流驱动的微流控混合芯片的系统级建模技术进行了研究,本研究首先结合基于电渗流驱动的微流控混合芯片的控制方程... 微流控混合芯片是微流控芯片系统中的重要组成部分,其混合效率直接影响后续反应产物的分布和反应体系的容量.文中对基于电渗流驱动的微流控混合芯片的系统级建模技术进行了研究,本研究首先结合基于电渗流驱动的微流控混合芯片的控制方程,对系统各组件的参数化行为模型进行了提取,在此基础上编程实现了系统各组件的多端口组件模型,构建了基于电渗流的微流控混和芯片系统级模型,模型仿真结果与有限元方法相比,相对误差为2.5%,而仿真速度却远远高于有限元方法.表明该方法在不显著损失系统精度的前提下,可以更加有效的对系统性能做出评价. 展开更多
关键词 微流控混合芯片 系统级模型 参数化行为模型 多端口组件模型
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支持任意流程的微机电系统设计工具 被引量:3
8
作者 常洪龙 苑伟政 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期39-46,共8页
论述了微机电系统设计工具的发展概况,并针对微机电系统的多样性对设计工具的需求提出了一种可支持任意流程的微机电系统设计工具架构。该架构以系统级行为建模与仿真、器件级物理建模与仿真和工艺级版图设计与工艺仿真三个设计层级为主... 论述了微机电系统设计工具的发展概况,并针对微机电系统的多样性对设计工具的需求提出了一种可支持任意流程的微机电系统设计工具架构。该架构以系统级行为建模与仿真、器件级物理建模与仿真和工艺级版图设计与工艺仿真三个设计层级为主干,但特别地提出以六个数据自动传递接口来连接任意两个设计层级。这样,三个设计层级通过六个数据自动传递接口构成一个设计闭环,使得用户可以从任意一个设计层级开始设计,并完成设计循环,提供了在设计流程上的最大柔性。以网表、标准格式的实体模型和版图文件分别作为这三个层级设计数据的出入口,并设计了相应的信息提取算法及程序,实现了任意两个级别之间的数据自动传递,从而可以支持在该架构下的全部六种设计流程。所进行的设计实例表明,基于该工具可以针对不同的微机电系统器件选择最优的设计路线,是对当前通用微机电系统结构化设计方法的发展和提高,可显著提高设计效率。 展开更多
关键词 微机电系统 设计工具 流程 接口 宏建模 结构化设计方法
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基于异构宏模型的Z轴微加速度计系统级建模与快速仿真
9
作者 徐景辉 苑伟政 +1 位作者 吕湘连 常洪龙 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期430-435,共6页
针对含复杂结构的MEMS器件,提出基于异构宏模型的系统级建模方法,即将MEMS系统分解为多个简单部件和复杂部件的组合,采用解析法建立简单部件的宏模型,而采用数值法建立复杂部件的宏模型,通过这些宏模型按器件的原始拓扑互连实现整个MEM... 针对含复杂结构的MEMS器件,提出基于异构宏模型的系统级建模方法,即将MEMS系统分解为多个简单部件和复杂部件的组合,采用解析法建立简单部件的宏模型,而采用数值法建立复杂部件的宏模型,通过这些宏模型按器件的原始拓扑互连实现整个MEMS的系统级建模与仿真。以z轴微加速度计为例,对其中形状规则的平板质量块和平板电容器,采用解析法建立宏模型;而对于形状复杂的折叠梁,采用数值法建立宏模型,完成z轴微加速度计的系统级建模,并在Saber中进行系统级的时域、频域及pull-in仿真。将仿真结果与有限元分析结果及实验结果进行了比较,其时域仿真时间小于2 min,频率、pull-in电压相对误差小于2%,表明该方法能够快速有效地实现复杂结构MEMS器件的系统级建模与仿真。 展开更多
关键词 微机电系统 宏模型 降阶模型 KRYLOV子空间 Arnoldi算法
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用柔性微型传感器阵列测量边界层分离点的实验研究
10
作者 刘奎 苑伟政 +2 位作者 马炳和 邓进军 姜澄宇 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期71-76,共6页
结合边界层分离点附近的剪应力变化规律,提出了在飞行器外表面贴附微型传感器阵列的分离点检测方法,并给出了相应微型剪应力传感器阵列的设计方案。同时提出了基于三极管恒流源电流镜驱动电源设计和滤波衰减电路设计方案,并在NACA0012... 结合边界层分离点附近的剪应力变化规律,提出了在飞行器外表面贴附微型传感器阵列的分离点检测方法,并给出了相应微型剪应力传感器阵列的设计方案。同时提出了基于三极管恒流源电流镜驱动电源设计和滤波衰减电路设计方案,并在NACA0012标准翼型上实现了边界层分离检测系统集成,最后,在低速风洞实验中对传感器阵列的性能和传感器阵列输出信号的处理判断方式进行验证,对实验结果的分析表明本研究制造的微型热敏传感器阵列能够实现对流体边界层分离位置的在线测量。 展开更多
关键词 风洞实验 边界层分离 传感器阵列
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基于MIMU的微小型组合导航系统研究 被引量:2
11
作者 刘安鹏 苑伟政 常洪龙 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2005年第S2期322-324,328,共4页
介绍了基于 MEMS 技术的 MIMU 的构成、工作原理及安装误差补偿方法,设计了一种由 MIMU 与微小型 GPS 接收器组成的导航系统,系统采用闭环反馈的校正方式,能对 MIMU 的位置、速度误差、数字平台误差及微惯性器件误差作出最优估计并实施... 介绍了基于 MEMS 技术的 MIMU 的构成、工作原理及安装误差补偿方法,设计了一种由 MIMU 与微小型 GPS 接收器组成的导航系统,系统采用闭环反馈的校正方式,能对 MIMU 的位置、速度误差、数字平台误差及微惯性器件误差作出最优估计并实施反馈。仿真分析表明,该组合方式能抑制滤波发散,提高长期导航精度。该系统具有体积小、重量轻、功耗低的特点,可适用于微小型飞行器的导航任务。 展开更多
关键词 MEMS MIMU 安装误差 GPS 组合导航系统
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具有空间连续行为的微型压力传感器系统级建模 被引量:1
12
作者 张承亮 马炳和 +1 位作者 常洪龙 苑伟政 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期1840-1843,共4页
大多数MEMS器件(如梁、膜等)的动态特性方程为偏微分方程,因此建立对应组件的可重用参数化行为模型是一个难题.本文通过有限差分法把偏微分方程转化为常微分方程组,然后采用混合信号硬件描述语言进行描述,解决了该问题.针对电容式微型... 大多数MEMS器件(如梁、膜等)的动态特性方程为偏微分方程,因此建立对应组件的可重用参数化行为模型是一个难题.本文通过有限差分法把偏微分方程转化为常微分方程组,然后采用混合信号硬件描述语言进行描述,解决了该问题.针对电容式微型压力传感器,专门考虑膜片的空间连续行为以及结构、静电力的耦合作用,建立了包含接口电路在内的系统模型,据此进行了动态行为仿真.通过结果对比,验证了方法的实用性.相对于通用的参数化组件模型,当前MEMS商业化软件多采用逐个器件进行宏模型抽取的方式实现系统级建模和仿真. 展开更多
关键词 偏微分方程 系统级建模 可重用参数化模型 电容式压力传感器 硬件描述语言
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交叠式Allan方差在微机械陀螺随机误差辨识中的应用 被引量:26
13
作者 李晓莹 胡敏 +1 位作者 张鹏 常洪龙 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期225-229,共5页
微机械陀螺随机误差的辨识对提高微机械陀螺的精度具有非常重要的意义。在相同的置信水平下,交叠式Allan方差分析方法比普通Allan方差具有更大的置信区间。论文对交叠式Allan方差在微机械陀螺随机误差辨识中的应用做了深入研究,并基于... 微机械陀螺随机误差的辨识对提高微机械陀螺的精度具有非常重要的意义。在相同的置信水平下,交叠式Allan方差分析方法比普通Allan方差具有更大的置信区间。论文对交叠式Allan方差在微机械陀螺随机误差辨识中的应用做了深入研究,并基于该方法对某型号微机械陀螺进行了随机误差辨识实验。实验表明该方法能有效地辨识出微机械陀螺的各项随机误差成分。 展开更多
关键词 微机械陀螺 漂移误差 随机误差建模 交叠式Allan方差
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基于组件网络方法的微加速度计建模与仿真 被引量:19
14
作者 霍鹏飞 马炳和 苑伟政 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期466-470,共5页
提出多端口组件网络方法对MEMS进行建模与仿真,建立了惯导MEMS典型功能结构部件的参数化多端口组件模型,联结组件模型形成网络构建了蟹腿式微加速度计的系统模型。用硬件描述语言作为编码工具,Saber作为平台对该微加速度计模型进行了仿... 提出多端口组件网络方法对MEMS进行建模与仿真,建立了惯导MEMS典型功能结构部件的参数化多端口组件模型,联结组件模型形成网络构建了蟹腿式微加速度计的系统模型。用硬件描述语言作为编码工具,Saber作为平台对该微加速度计模型进行了仿真分析。研究表明,采用多端口组件网络可以实现MEMS整体行为的快速仿真,并能分析局部尺寸参数对系统性能的影响。与有限元分析相比较,微加速度计系统模型仿真得到的检测方向的固有频率误差小于1 0%;仿真结果表明梁的宽度变化对系统灵敏度有较大影响,故需要尽量减小梁宽的加工误差。借助该模型还研究了系统对正弦及脉冲输入信号的响应特性。 展开更多
关键词 传感器技术 系统级设计 多端口组件网络 微加速度计 建模与仿真
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基于微扫描镜的激光投影(英文) 被引量:7
15
作者 李昭 苑伟政 +3 位作者 吴蒙 燕斌 乔大勇 刘耀波 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1625-1629,共5页
利用微机械加工技术制造出一种新型微扫描镜,结合半导体激光器,可用于投影显示.激光器发出的光束被两个分别沿着X轴、Y轴扭转的镜面相继反射,扫描出二维图形.实验测得扫描镜在15V电压,频率为扫描镜谐振频率2倍的方波信号驱动下,镜子的... 利用微机械加工技术制造出一种新型微扫描镜,结合半导体激光器,可用于投影显示.激光器发出的光束被两个分别沿着X轴、Y轴扭转的镜面相继反射,扫描出二维图形.实验测得扫描镜在15V电压,频率为扫描镜谐振频率2倍的方波信号驱动下,镜子的光学扫描角度达±12°.由于每个镜子都沿各自轴以简谐规律扭转,扫描所得投影为李萨如图形.通过分析图形的形成原理并用Matlab仿真,选出了适用用于任意图案显示的扫描镜谐振频率组合(X轴2 400Hz,Y轴2 425Hz).该组合可以形成194×192个像素点,刷新频率为25Hz.在此基础上提出了一种通过调制激光开关来进行投影显示的方法. 展开更多
关键词 微扫描镜 李萨如图 振动频率组合 激光投影
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一种基于静电排斥力的纵向微驱动器研究 被引量:6
16
作者 乔大勇 苑伟政 +2 位作者 马志波 李开成 李晓莹 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期2662-2664,共3页
为了消除静电塌陷对静电吸引力微驱动器冲程的限制,设计了一种基于静电排斥力的纵向微驱动器实现结构,其可动电极和固定电极在工作过程中互相远离,可以从根本上解决静电塌陷问题,且冲程不受牺牲层厚度的限制;借助Maxwell2D软件,采用数... 为了消除静电塌陷对静电吸引力微驱动器冲程的限制,设计了一种基于静电排斥力的纵向微驱动器实现结构,其可动电极和固定电极在工作过程中互相远离,可以从根本上解决静电塌陷问题,且冲程不受牺牲层厚度的限制;借助Maxwell2D软件,采用数值仿真方法,研究了微驱动器结构参数对静电排斥力大小的影响.数值仿真结果表明,梳齿电极水平间距,固定/可动梳齿电极宽度和两者的比值都是影响静电排斥力大小的关键因素. 展开更多
关键词 静电排斥力 纵向微驱动器 冲程 微机电系统
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微机械器件形状与尺寸的图像测量研究 被引量:9
17
作者 邓进军 苑伟政 +1 位作者 李晓莹 马炳和 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第z1期101-103,107,共4页
采用面阵CCD作为图像传感器,结合微机械器件结构尺寸的测量特点,建立非接触式无损图像测量系统,并给出了典型平面几何尺寸的测量原理和算法。试验结果表明系统具有良好的稳定性和较高的精度。
关键词 微机械器件 形状尺寸 图像测量
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振动式微机械陀螺驱动控制电路研究 被引量:10
18
作者 李芊 李晓莹 +1 位作者 常洪龙 蒋庆华 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期2230-2232,2235,共4页
本文分析了微机械陀螺检测灵敏度和驱动信号频率和幅度的关系,在此基础上提出了一种振动式微机械陀螺驱动控制环路方案并给出了相应的电路实现方法.它利用陀螺谐振时驱动信号和驱动模态位移信号具有900相位差这一特性,采用锁相方式完成... 本文分析了微机械陀螺检测灵敏度和驱动信号频率和幅度的关系,在此基础上提出了一种振动式微机械陀螺驱动控制环路方案并给出了相应的电路实现方法.它利用陀螺谐振时驱动信号和驱动模态位移信号具有900相位差这一特性,采用锁相方式完成驱动轴的稳频控制,恒幅控制环节则采用半波整流电路及后续的直流电压调整电路实现,从而完成了对驱动轴的锁相和恒幅双环路控制,保证了陀螺驱动轴的谐振和振幅恒定,有效的提高了陀螺的灵敏度和标度因子的稳定性.最后针对音叉电容式微机械陀螺进行的开闭环对比实验证明,添加控制环路的检测电路零偏稳定性提高了10倍左右. 展开更多
关键词 驱动控制环路 恒幅 锁相
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基于微型剪应力传感器阵列的边界层分离点测定方法研究 被引量:4
19
作者 刘奎 苑伟政 +2 位作者 邓进军 马炳和 姜澄宇 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期142-146,共5页
结合边界层分离点附近的剪应力变化规律,提出了针对在飞行器外表面贴附微型传感器的分离点检测方法,并给出了相应微型剪应力传感器阵列的设计方案。研究了2种针对一维剪应力传感器阵列输出电压信号的处理方法,即均值差极大值方法和均方... 结合边界层分离点附近的剪应力变化规律,提出了针对在飞行器外表面贴附微型传感器的分离点检测方法,并给出了相应微型剪应力传感器阵列的设计方案。研究了2种针对一维剪应力传感器阵列输出电压信号的处理方法,即均值差极大值方法和均方根差分极大值方法,并结合实验数据对上述2种判别算法进行了仿真计算和抗干扰性分析,结果验证了其有效性和准确性。 展开更多
关键词 分离点 剪应力 传感器阵列 微机电系统 信号处理
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基于ASIC芯片的微小电容测量电路研究 被引量:10
20
作者 胡敏 李晓莹 +1 位作者 常洪龙 蒋庆华 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期379-382,共4页
基于一款专用集成电路芯片(ASIC)HT133实现了一种微小电容测量电路。该电路具有高分辨率、高抗干扰性、偏置调节能力和模拟、数字信号两种输出模式等特点。文中详细论述了测量电路的实现以及电路的抗干扰措施,并通过测定一组微小电容验... 基于一款专用集成电路芯片(ASIC)HT133实现了一种微小电容测量电路。该电路具有高分辨率、高抗干扰性、偏置调节能力和模拟、数字信号两种输出模式等特点。文中详细论述了测量电路的实现以及电路的抗干扰措施,并通过测定一组微小电容验证了电路的性能。实验表明,电路分辨率达0.5 fF,非线性度8.67%。该电路在各种电容式传感器特别是微机电系统(MEMS)传感器中有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 计量学 微小电容 电容式传感器
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