电容式MEMS压力传感器的稳健设计研究

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通过对电容式微机电系统(MEMS)压力传感器的结构和工作原理的分析,建立了基于随机模型的稳健设计数学模型,并且编写相应的算法程序,对稳健设计模型进行求解.结果表明:稳健设计方法不仅可以保证传感器具有较高的灵敏度,还能保证设计解的稳健性.
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免疫传感器因具有快速、灵敏、成本低等优点被广泛应用于环境检测和生物医学等领域.抗体是免疫学检测的核心试剂,高效地将抗体固定在传感器表面是获得高灵敏度检测的关键.材料化学和交联剂化学的进步促进了抗体固定化技术的快速发展.重点综述了传感器表面各类抗体固定化方法的特点,包括物理吸附法,通过羧基、氨基、糖基等共价结合法以及生物素-亲和素的亲和作用的固定方法,并对抗体固定化方法的发展方向进行了展望.
矩形离子阱(RIT)凭借结构简单、捕获能力强、存储容量大等优点一直被广泛应用.为进一步提高RIT分析能力,本文研究了 RIT在第三稳定区的离子捕获能力,并分析了不同端盖电压下离子初始动能对RIT捕获能力的影响,对其显示出的较低捕获能力进行了分析.离子从离子阱外部在初始动能的作用下穿过离子阱入口端盖电极的通孔,进入阱内时受到端盖电极以及x,y电极的影响,从而造成离子损失.对传统RIT几何结构进行了优化,在相同初始动能下降低了不均匀电场对飞行离子的影响,从而降低离子消耗.研究结果表明:在端盖电极电压EC为60
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灵敏度与抗冲击性能相互矛盾.以低量程、高灵敏度蝶翼式微加速度计为对象,对其抗跌落性能进行了理论分析与试验研究.介绍了蝶翼式微加速度计的基本结构和工作原理,仿真分析了敏感结构在静态载荷作用下的应力,建立了跌落条件下敏感结构的动力学模型,并对其进行了静力与跌落冲击试验.理论分析与试验结果表明,跌落冲击中初速度是导致结构损坏的主要原因.
提出了从纹理触觉感知心理物理学实验中,利用非度量多维尺度分析方法确定纹理触觉感知特征参数,并建立纹理触觉感知特征参数与客观刺激特征参数的回归分析模型,从而全面刻画了客观刺激与主观感知之间的关系.通过所提方法最终建立的客观刺激特征参数(振动能量、振动频率、等效刚度系数以及力的变化率)与纹理触觉感知特征参数的相关性模型,具有较好的线性相关性,R2为0.9以上.通过与前人研究比较,证明了本模型在客观刺激/主观感知规律的描述上具有较好的一致性和全面性.
针对传统比例积分(PI)控制器在负载突变时存在响应速度慢、调节能力不足、鲁棒性差等问题,在直驱永磁同步电机(DPMSM)控制中采用自抗扰控制器取代传统PI控制器.其中采用了一个在原点周围具有良好连续性和平滑性的新型非线性控制函数,为了提高DPMSM无位置传感器的控制性能,滑模观测器中采用双曲正切函数取代符号函数,减小系统抖振.仿真结果表明:改进后的控制系统在突加负载时转速最大跌落量减小了 40r/min,且恢复时间相较于传统控制系统加快了 0.01 s,有效提高了控制系统的响应速度和抗负载扰动的能力.
为充分利用超声波近距物理测距的技术优势,改善装备空间感知能力,提出了一种基于超声波传感器阵列的空间增强感知方法.空间上紧密排列6只超声波传感器用于构建超声波传感器阵列;通过人工标定的方法对各传感器进行测量校准;采用STM32单片机依次激发各超声波传感器,并接收各感知数据;经通用同步异步收发器(USART)串口通信上传数据至上位机.融合多超声波传感器采集到的数据画出散点图.RANSAC和最小二乘法两种方法被用于拟合点云,并获取被测物外形参数.分别在20,25,30,300 mm距离下,将阵列应用于平面、柱面
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设计了一种单向微球阀,微球阀主要由阀体、球体、阀口组成.其中,阀口包括阀入口和设有中心孔和边缘扇状的类轮辐阀出口,阀入口、类轮辐阀出口和球体三者相互配合可以控制液体单向流动.通过FLUENT软件对不同直径大小球体及其在不同开启高度下的微球阀进行流场仿真分析.仿真结果表明:微球阀的球体越小,开启高度越高,微球阀内部压力越小,同时,内部速度越小,流通性能越好.通过实验,研究微球阀正向导流和反向截流流量特性.实验结果表明:微球阀的球体越小,其正向导流流量特性越好,但反向截流流量特性相对较差.结合工作环境,最终选
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