【摘 要】
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我们基于微机械技术开发了一种新型压电驱动式给药用微喷.压电换能器是该微喷的关键部件,它的谐振频率和振型决定了微喷的稳定工作频率及性能,进行压电换能器的模态分析,对于微喷的设计和工作具有重要的意义.本文首先利用有限元方法,对微喷压电换能器的模态进行了数值分析,得到了微喷有效工作的谐振频率和振型.然后,利用激光测振系统对压电换能器的模态进行了实验测量.有限元分析和实验结果一致性说明了该数值分析方法的可
【机 构】
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清华大学精密仪器与机械学系(北京)
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我们基于微机械技术开发了一种新型压电驱动式给药用微喷.压电换能器是该微喷的关键部件,它的谐振频率和振型决定了微喷的稳定工作频率及性能,进行压电换能器的模态分析,对于微喷的设计和工作具有重要的意义.本文首先利用有限元方法,对微喷压电换能器的模态进行了数值分析,得到了微喷有效工作的谐振频率和振型.然后,利用激光测振系统对压电换能器的模态进行了实验测量.有限元分析和实验结果一致性说明了该数值分析方法的可靠性.
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利用MEMS技术研制了用于高精度谐振式压力传感器的SiN梁谐振器.器件采用电热激动、压阻拾振方式.本文阐述了SiN谐振器的结构、制作工艺,并通过开环频扫方法测定了SiN梁的线性及非线性振动频响特性.低真空下谐振器Q值接近7000,高真空下可达到40000.当激励足够大时,谐振器呈现非线性硬弹簧频响特性.
采用粉末冶金法研制了PZT系电阻率梯度压电陶瓷独石驱动器(40mm×7mm×0.8mm),研究了该驱动器的静态和动态机电响应.结果表明该驱动器主要存在四种振动模态,固有频率最低的为弯曲谐振模态;实验测得弯曲振动前五阶模态的固有频率与计算结果相吻合;当场强为10kV/cm时,自由端的静态弯曲位移达700μm.
利用有限元仿真技术对微机械谐振器的力学特性进行了模拟.利用所得的谐振梁有效质量和有效弹簧常数,建立微机械谐振器的等效电路,并对谐振器的频率响应特性进行仿真.仿真结果与相关的测试结果符合得较好.
以Nb,La改性PZT95/5相变陶瓷为研究对象,首先分析了陶瓷工艺,性能与微结构的关系,实验发现气孔和晶界对材料性能有极大的影响,烧结前后由于PbO的挥发而造成了与原始配方成份上的差别.为了研究相变陶瓷的抗冲击能力,采用SEM和XPS技术分析了陶瓷在一维应变作用下的性能和微结构的变化.实验发现在一维应变作用下,陶瓷表面晶粒的结合被破坏,晶粒本身被冲碎,变成为0.2~0.6μm的晶粒碎片.通过测量
为了使陀螺获得较高的灵敏度和一定的带宽,就要使驱动模态频率和检测模态的频率相互匹配.文章首先用有限元法研究了一种新结构振子框架式微机械陀螺的模态频率随其主要结构尺寸的变化规律,然后根据陀螺模态频率的匹配,优化了陀螺的结构尺寸,并为结构改进和制备工艺提供了理论指导.
对梳状叉指电极驱动的折叠悬臂梁结构的运动进行了研究.研究表明,在直流电压驱动下,悬臂梁的运动有一阈值;在阈值前,悬臂梁运动位移与驱动电压近似满足S∝U的关系.本文对此进行了理论分析,同时还对测量值与ANSYS模拟值之间的差异进行了讨论.
为了满足形状记忆效应的温度条件,我们将复合驱动膜中的形状记忆合金薄膜图形化成电阻条形式作为自身加热电阻.本文提出了两种电阻条图案设计方案,并通过采用有限元法对其进行了分析,否定了一种方案,对另一中方案中出现的问题提出了改进的措施.本工作的结果对于加快本器件的开发进度及进一步优化性能都具有重要的指导意义.本文还表明了有限元仿真在器件的开发过程中是一个非常重要的阶段,应该引起我们的重视.
针对我所研制的MEMS开关的开关特性进行测试和研究,采用不同频率,不同占空比的方波驱动信号,对该MEMS开关的频率特性进行研究,采用不同的负载测试MEMS开关的电流能力.上述测试表明:该MEMS开关的驱动电压小于50V,最高工作频率10kHz,上升时间20μs,下降时间10μs,最大开关电流大于12mA.开关寿命大于1亿次.
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介绍了射频(RF)微电子机械系统(MEMS)器件研究的发展状况及其应用前景.概括地回顾和讨论了各种RF-MEMS器件包括微机械开关,电感,电容,滤波器,谐振器,天线等.这些器件具有低损耗,高性能,易于与传统的硅大规模集成电路兼容等特点,在未来小型化低成本无线通讯中有着广泛的应用.为实现RF-MEMS实用化,仍有大量问题有待解决.