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可切换/可调谐MEMS谐振器综述 被引量：1
1
作者 陈辉 袁泉 +1 位作者 张雨欣 吴语萱 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第1期6-10,16,共6页
多频段、多模式通信系统需要高精度、多频率可调、稳定可靠的时钟器件作为系统的频率参考源,这类器件直接影响了无线通信的整体性能。MEMS谐振器作为时钟器件应用于通信技术,具有高可靠性、高稳定性、低功耗等优点,特别是可调谐MEMS谐... 多频段、多模式通信系统需要高精度、多频率可调、稳定可靠的时钟器件作为系统的频率参考源,这类器件直接影响了无线通信的整体性能。MEMS谐振器作为时钟器件应用于通信技术,具有高可靠性、高稳定性、低功耗等优点,特别是可调谐MEMS谐振器在具备单频谐振器的特点之外,还具有多频率、多模态可切换的特点。此外,谐振器还能够用于制作多波段滤波器、传感器、开关等器件,在射频(RF)通信、无线传感等领域中起到重要作用。综述了MEMS谐振器调谐工作的主要原理,介绍了4种主要的调谐机理以及对应的研究成果,根据其工作方式的不同,对4种调谐机理的优缺点进行分析,最后阐述了目前可调谐MEMS谐振器的主要应用领域。 展开更多
关键词 频率可切换/可调谐 谐振器 调谐机制 微机电系统
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基于兰姆波压电谐振器的高频低相噪MEMS振荡器仿真研究
2
作者 赵颖 崔向东 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第2期191-196,共6页
发达的现代通信设备对时钟源器件提出了更高的要求,在保障频率信号稳定的同时还需要器件具备可集成、微型化等特点,微机电系统(MEMS)振荡器因其具备这些优势,已逐渐替代传统振荡器,成为电子设备中信号源的常用元器件。该文设计了一种MEM... 发达的现代通信设备对时钟源器件提出了更高的要求,在保障频率信号稳定的同时还需要器件具备可集成、微型化等特点,微机电系统(MEMS)振荡器因其具备这些优势,已逐渐替代传统振荡器,成为电子设备中信号源的常用元器件。该文设计了一种MEMS振荡器并对其进行仿真测试,该振荡器的核心选频器件由Lamb波压电谐振器组成,在应用于振荡电路前,对设计的MEMS谐振器进行了仿真测试,并提出两种优化其寄生模态的方法,所得谐振器的品质因数(Q)为1357.5,串联谐振频率为70.384 MHz。将优化后谐振器应用于振荡电路后,对振荡器输出信号和相位噪声进行测试,结果表明,MEMS振荡器的输出载波频率为70.58 MHz,相位噪声为-64.299 dBc/Hz@1 Hz及-144.209 dBc/Hz@10 kHz。 展开更多
关键词 压电谐振器 寄生模态抑制 低相位噪声 微机电系统(mems)振荡器
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一种低频高灵敏度压电MEMS声接收器设计 被引量：2
3
作者 王登攀 黄晶 +7 位作者 赵德锋 王飞 王露 刘文怡 苗晋威 张立宇 袁宇鹏 胡义东 《压电与声光》 北大核心 2025年第1期28-31,58,共5页
为了提高低频段的灵敏度,基于ScAlN薄膜设计了一种开缝式低频高灵敏度MEMS声传感器结构,并分析了开缝数量对谐振频率和电压输出的影响规律。制作微机电系统(MEMS)声接收器样品,当谐振频率为29.3 kHz时,在20~30 kHz内测得其最高灵敏度高... 为了提高低频段的灵敏度,基于ScAlN薄膜设计了一种开缝式低频高灵敏度MEMS声传感器结构,并分析了开缝数量对谐振频率和电压输出的影响规律。制作微机电系统(MEMS)声接收器样品,当谐振频率为29.3 kHz时,在20~30 kHz内测得其最高灵敏度高于-60 dB,说明所提出的开缝式结构能在低频段实现高灵敏度。 展开更多
关键词 压电薄膜 微机电系统(mems) 声接收器
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MEMS电热驱动器多场耦合模型及温度特性
4
作者 谢海鹏 曹云 +3 位作者 孔啸宇 朱恒伯 陈旺生 席占稳 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第4期142-150,共9页
为研究微小尺度下MEMS电热驱动器的温度特性,考虑空气对驱动器动态热平衡的影响,提出了一种基于空气对流传热的电-热-流-固多场耦合模型。根据能量守恒方程以及气体对流换热和热传导等理论,建立MEMS电热驱动器的电-热-流-固多场耦合模型... 为研究微小尺度下MEMS电热驱动器的温度特性,考虑空气对驱动器动态热平衡的影响,提出了一种基于空气对流传热的电-热-流-固多场耦合模型。根据能量守恒方程以及气体对流换热和热传导等理论,建立MEMS电热驱动器的电-热-流-固多场耦合模型,并进行了有限元仿真。搭建MEMS电热驱动器温度特性试验平台,将恒定电压激励下的驱动器温度响应试验结果与电-热-流-固多场耦合模型以及传统传热模型仿真结果进行对比分析,结果表明:相较于基于恒定对流换热系数及经验公式的模型,采用电-热-流-固多场耦合模型得到的结果准确性更高,稳态温度分布误差在0.8%~7.6%之间;驱动器各表面的对流换热系数分布不均匀;对流换热系数在上表面、下表面及竖直壁面分别呈现先下降后上升、上升以及先上升后下降的趋势,但在3个特征面上对流换热系数几乎同时达到稳态,此时驱动器温度也达到稳态。基于空气对流换热不均匀特性,所获得的电热驱动器温度特性为MEMS电热驱动器在微机电系统中的应用奠定了基础。 展开更多
关键词 电热驱动器 温度特性 对流换热 电-热-流-固 微机电系统(mems)
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考虑边缘效应的静电驱动MEMS振子非线性振动定性研究
5
作者 李佰洲 韩建鑫 +1 位作者 黄仪 崔良玉 《振动与冲击》 北大核心 2025年第1期10-19,共10页
应用非线性动力学理论定性研究了考虑边缘效应的静电驱动微机电系统(micro-electromechanical system,MEMS)振子的非线性主共振问题。首先,应用微分求积法的空间离散处理得到了系统的单自由度动力学方程;其次,应用分岔理论研究了系统的... 应用非线性动力学理论定性研究了考虑边缘效应的静电驱动微机电系统(micro-electromechanical system,MEMS)振子的非线性主共振问题。首先,应用微分求积法的空间离散处理得到了系统的单自由度动力学方程;其次,应用分岔理论研究了系统的静态分岔特征,推导并定义了无量纲临界立方刚度、一次吸合电压和二次吸合电压;然后,应用多尺度方法得到了系统的频响函数,定义了小幅振动频响软硬特性转换的无量纲临界电压;最后,结合动态吸合条件与软硬转换临界控制方程,讨论了系统的主共振以及阱间跳跃的动态规律。该研究对于定性掌握静电驱动MEMS振子的静动态吸合及主共振响应规律具有理论及工程参考价值。 展开更多
关键词 微机电系统(mems)振子非线性振动 分岔 吸合 边缘效应
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压电式MEMS水听器振膜结构的幅频特性检测研究
6
作者 宋辰阳 李建友 +1 位作者 李冠华 李根梓 《压电与声光》 北大核心 2025年第2期319-325,共7页
介绍了一种使用反射式数字全息显微镜检测压电式MEMS水听器中振膜结构幅频特性的方法。首先采用光学方法测量得到水听器上振膜结构的静态形貌,再利用压电材料的逆压电效应对压电薄膜施以一定区间频率的电激励,经数字全息显微镜表征动态... 介绍了一种使用反射式数字全息显微镜检测压电式MEMS水听器中振膜结构幅频特性的方法。首先采用光学方法测量得到水听器上振膜结构的静态形貌,再利用压电材料的逆压电效应对压电薄膜施以一定区间频率的电激励,经数字全息显微镜表征动态三维形貌,记录振膜在不同频率下的动态响应情况,以获得其特征频率、特征频率处的振型等关键信息。试验结果表明,该方法能较好地表征振膜结构的静态形貌、特征频率、振型等特性,有助于加速压电式微机电系统(MEMS)水听器的迭代开发。 展开更多
关键词 微机电系统(mems) 压电水听器 振膜结构 数字全息显微镜 幅频特性
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微机电系统(MEMS)磨损的分形分析 被引量：5
7
作者 熊翔 周焱 朱建新 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期63-66,共4页
基于M-B分形磨损模型,建立微机电系统(MEMS)表面磨损率与分形维数之间的关系,对MEMS表面的磨损规律与表面特性进行相关分析。结果表明,分形维数对MEMS表面磨损率的影响具有一定的规律性,当分形维数在某一范围时,磨损率随着分形维数的减... 基于M-B分形磨损模型,建立微机电系统(MEMS)表面磨损率与分形维数之间的关系,对MEMS表面的磨损规律与表面特性进行相关分析。结果表明,分形维数对MEMS表面磨损率的影响具有一定的规律性,当分形维数在某一范围时,磨损率随着分形维数的减小而迅速增大;当分形维数为1.5时,磨损率达到最小值。当分形维数一定时,磨损率随着尺度系数、磨损概率常数的增大而增加,随着MEMS材料性能参数的增大而减小。当其它影响参数保持一定时,磨损率随着MEMS表面接触面积的增大而增加。 展开更多
关键词 微机电系统(mems) 磨损 分形 磨损率
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微机电系统(MEMS)促进测量学发展 被引量：6
8
作者 黄俊钦 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期107-110,共4页
本文从纳米、超微角位移测量 ,及力学、声学、医学测量诸方面说明 MEMS促进测量学的发展。通过所举范例 ,可以看出MEMS在各方面促进测量学发展及其深远的科学意义。其中超微角位移测量的构想以往资料未见 。
关键词 微机电系统 mems 微量学 纳米测量 超微角位移测量
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氮化铝压电微机电系统轮廓模式谐振器技术及应用 被引量：1
9
作者 俞燕 王璐烽 +1 位作者 丁芩华 何杰 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第4期667-672,共6页
压电微机电系统(MEMS)为各种高性能滤波器、振荡器和传感器等提供了一个多功能平台。氮化铝(AlN)MEMS轮廓模谐振器(CMR)具有工作频率跨度大,品质因数高,体积小及能在单个芯片上集成多频器件且与集成电路(IC)技术兼容等优点,具有较好的... 压电微机电系统(MEMS)为各种高性能滤波器、振荡器和传感器等提供了一个多功能平台。氮化铝(AlN)MEMS轮廓模谐振器(CMR)具有工作频率跨度大,品质因数高,体积小及能在单个芯片上集成多频器件且与集成电路(IC)技术兼容等优点,具有较好的应用前景。该文对AlN MEMS CMR的原理与典型结构、制备工艺及应用进行了综合性阐述,并分析了CMR技术未来的发展方向。 展开更多
关键词 压电微机电系统 氮化铝 轮廓模式谐振器 滤波器 振荡器 射频前端模块
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立体微型器件的微制造技术及其在微机电系统(MEMS)的应用 被引量：8
10
作者 李敬锋 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期657-664,共8页
综述了近年来与微型机电系统（MEMS）相关的材料微制造和微加工技术的最新研究进展.重点介绍了如何利用硅晶片作为微型模具来制备压电陶瓷和热电材料的微型柱状阵列结构和反应烧结碳化硅微型转子等微制造技术,并展望了材料微制造技术在... 综述了近年来与微型机电系统（MEMS）相关的材料微制造和微加工技术的最新研究进展.重点介绍了如何利用硅晶片作为微型模具来制备压电陶瓷和热电材料的微型柱状阵列结构和反应烧结碳化硅微型转子等微制造技术,并展望了材料微制造技术在研制微型医疗器件和微型移动能源方面的应用前景. 展开更多
关键词 立体微型器件 微制造技术 微机电系统 mems 碳化硅 微柱阵列 硅模工艺 压电陶瓷 微型转子 热电器件
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MEMS谐振器集总参数的系统级提取方法 被引量：1
11
作者 焦文龙 苑伟政 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第8期109-112,共4页
在MEMS谐振器的设计过程中,质量、刚度等集总参数在描述器件动态性能方面起着决定性的作用。因此,集总参数的获取至关重要。传统的集总参数的提取方法有解析法、有限元法、实验法等。但这些方法在提取效率、提取精度方面都存在着固有的... 在MEMS谐振器的设计过程中,质量、刚度等集总参数在描述器件动态性能方面起着决定性的作用。因此,集总参数的获取至关重要。传统的集总参数的提取方法有解析法、有限元法、实验法等。但这些方法在提取效率、提取精度方面都存在着固有的缺陷。基于MEMS系统级仿真平台MuPEN,提出了一种由系统级仿真结果提取微谐振器刚度、质量等集总参数的方法。以文献中的微谐振器为例,对该方法进行了验证。首先,通过Mu PEN平台对微谐振器进行系统级建模、仿真、数据拟合等。然后,提取了谐振器的刚度和质量参数,并将仿真提取结果与实验提取结果进行对比,结果表明误差小于5%。集总参数的系统级提取方法是准确、高效的。 展开更多
关键词 微机电系统 系统级 仿真 微谐振器 参数提取 集总参数
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《微机电系统(MEMS)》专题文章导读 被引量：2
12
作者 吴一辉 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期117-117,共1页
关键词 mems 微机电系统 三维制作 设计理论
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微机电系统谐振器原子力显微镜探针设计与检测(英文) 被引量：3
13
作者 熊壮 Bernard Legrand 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期107-111,共5页
为克服既有原子力显微镜(AFM)悬臂式探针的谐振频率难以超过3.5 MHz,Q值低、成像速度低及在液体中成像效果欠佳等缺点,设计并制作了一种基于微机电系统(MEMS)谐振器的I2形探针,并成功实现了成像实验。为更进一步提高I2形探针的力灵敏度... 为克服既有原子力显微镜(AFM)悬臂式探针的谐振频率难以超过3.5 MHz,Q值低、成像速度低及在液体中成像效果欠佳等缺点,设计并制作了一种基于微机电系统(MEMS)谐振器的I2形探针,并成功实现了成像实验。为更进一步提高I2形探针的力灵敏度,从结构设计和检测方法入手,对原有探针进行改进。设计了简单有效的电阻差分检测方法,成功去处了输入端与输出端的耦合现象;采用局部离子注入的方法,提高了压阻敏感的传输效率。实验结果显示,在输入信号相同的条件下,改进后探针的输出信号与原有探针相比,输出信号得到了明显提高。计算结果表明,采用新方法制作的探针可使力灵敏度提高10倍以上。 展开更多
关键词 微机电系统谐振器 热执行 压阻敏感 原子力显微镜探针
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基于MEMS的微引信谐振器系统级设计
14
作者 国蓉 王小娟 王伟 《兵工自动化》 2008年第11期3-5,9,共4页
在微机电系统集成设计平台—MEMS Garden基础上,搭建MEMS微引信谐振器的系统级模型,并利用有限元仿真计算2种方法并对模型进行有效性验证,完成谐振器的结构设计,再由仿真得到结构性能参数。研究结果表明,采用系统级方法进行MEMS器件的... 在微机电系统集成设计平台—MEMS Garden基础上,搭建MEMS微引信谐振器的系统级模型,并利用有限元仿真计算2种方法并对模型进行有效性验证,完成谐振器的结构设计,再由仿真得到结构性能参数。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微引信谐振器的各项性能指标完全能满足引信安全系统的应用要求。 展开更多
关键词 微引信谐振器 系统级设计 微机电系统集成设计平台
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微机电系统(MEMS)的干涉测量方法的研究进展
15
作者 吕捷 王鸣 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期4-6,共3页
目前大量的机械系统中应用了微电子机械设备 ,从而对微机电系统 (MEMS)的测量提出了新的要求。
关键词 微机电系统 mems 干涉测量 测量方法 激光干涉 光干涉平台
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环形氮化铝压电MEMS谐振器的支撑结构设计研究 被引量：7
16
作者 诸政 吕世涛 +2 位作者 张敖宇 孙海燕 赵继聪 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第3期24-27,35,共5页
基于有限元仿真研究了方环和圆环形谐振器的静态位移点,并分析了支撑轴位置对谐振器性能的影响,提出了优化设计方案:对于方环形谐振器,在对角处设置双端侧向支撑以降低其锚点损耗;对于圆环形谐振器,采用单端侧向支撑以及三端底部支撑相... 基于有限元仿真研究了方环和圆环形谐振器的静态位移点,并分析了支撑轴位置对谐振器性能的影响,提出了优化设计方案:对于方环形谐振器,在对角处设置双端侧向支撑以降低其锚点损耗;对于圆环形谐振器,采用单端侧向支撑以及三端底部支撑相结合的器件结构,在保证电学信号引出的同时,提升器件的品质因数Q。针对所设计的器件结构特征,设计了一种基于七步光刻工艺的微纳制程,并成功实现器件的高成品率制备。测试结果表明:前者的Q值和机电耦合系数k_(eff)^(2)分别为1707.4和0.98%,后者的Q值和k_(eff)^(2)分别为1844.7和1.58%。相比于四端支撑环形谐振器,优化设计的支撑结构使得器件Q值得到大幅提升。此外,还分析研究了不同表面电极材料对环形谐振器的性能影响。 展开更多
关键词 微机电系统 压电谐振器 制备工艺 锚点损耗 品质因数
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MEMS谐振器刚度非线性特性及其表征 被引量：3
17
作者 王玉朝 余才佳 +1 位作者 田蕊 滕霖 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3114-3120,共7页
为了准确表征微电子机械系统(MEMS)谐振器在大振幅运动时的行为特性,建立了刚度非线性MEMS谐振器集总参数模型,并创建了一整套MEMS谐振器非线性特性的表征方法和测试系统。搭建了基于锁相环和自动增益控制的MEMS谐振器闭环工作电路,分... 为了准确表征微电子机械系统(MEMS)谐振器在大振幅运动时的行为特性,建立了刚度非线性MEMS谐振器集总参数模型,并创建了一整套MEMS谐振器非线性特性的表征方法和测试系统。搭建了基于锁相环和自动增益控制的MEMS谐振器闭环工作电路,分析了不同驱动振幅下,MEMS谐振器的工作状态。推导建立了工作振幅、工作频率与MEMS谐振器刚度非线性之间的数量关系。最后,基于衰减模式和稳定振荡模式两种工作形态,实际测量了MEMS谐振器的无阻尼自然谐振频率和刚度非线性。结果显示:无阻尼自然谐振频率和刚度非线性系数的测量重复性分别为18.6×10-6和1.50%。针对实测的MEMS谐振器无激励振幅自衰减曲线,分别用理想二阶系统谐振器模型和刚度非线性谐振器模型进行残差分析。结果显示后者的残差要比前者的残差小9.5%,表明刚度非线性MEMS谐振器模型更接近真实情况,也验证了该刚度非线性特性表征方法的准确性。基于该方法,测量了MEMS谐振器刚度非线性系数和无阻尼自然谐振频率的温度特性,得到的无阻尼自然谐振频率的温度系数为-0.487Hz/℃,线性拟合度达99.964%。 展开更多
关键词 微机电系统(mems) mems谐振器 刚度非线性 自然谐振频率 锁相环 自动增益控制
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缩短微机械圆盘谐振器缝隙的电极移动法 被引量：1
18
作者 邓成 鲍景富 +1 位作者 杜亦佳 赵兴海 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期493-498,共6页
针对现有微机械（Micromechanical,也称MEMS）圆盘谐振器串联动态电阻过大的问题,该文提出了电极移动法,将其它MEMS器件的可调性能引入MEMS圆盘谐振器,在现有最窄缝隙工艺条件下实现了电极-圆盘缝隙的进一步缩减,降低了串联动态电阻。... 针对现有微机械（Micromechanical,也称MEMS）圆盘谐振器串联动态电阻过大的问题,该文提出了电极移动法,将其它MEMS器件的可调性能引入MEMS圆盘谐振器,在现有最窄缝隙工艺条件下实现了电极-圆盘缝隙的进一步缩减,降低了串联动态电阻。该文给出了悬置电极的设计方法,推导了电极移动后有效缝隙宽度的表达式,提出了可防电极接触短路的微小圆孔状凹陷设计,并给出了加入凹陷后的有效缝隙宽度表达式。通过ANSYS仿真结果可知,分别加载2.10 V和66.38 V偏置电压后,0.1μm和1μm电极-圆盘缝隙缩小为0.0016μm和0.01μm。对于0.1~1.1μm缝隙谐振器,串联动态电阻变为原来的10 8倍以下。 展开更多
关键词 微机电系统 微机械圆盘谐振器 电极-圆盘缝隙 串联动态阻抗 电极移动
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氮化铝兰姆波谐振器综述
19
作者 叶文淏 吕世涛 +2 位作者 董智 孙海燕 陶玉娟 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第8期1-6,共6页
氮化铝兰姆波谐振器(AlNLWR)因其高相速度、适中的有效机电耦合系数(k^(2)_(eff))及可实现片上多频段集成等优势获得了关注,成为微机电系统(MEMS)中广泛研究的关键器件。品质因数(Q)和k^(2)_(eff)对由谐振器单元组成的射频滤波器和传感... 氮化铝兰姆波谐振器(AlNLWR)因其高相速度、适中的有效机电耦合系数(k^(2)_(eff))及可实现片上多频段集成等优势获得了关注,成为微机电系统(MEMS)中广泛研究的关键器件。品质因数(Q)和k^(2)_(eff)对由谐振器单元组成的射频滤波器和传感器的性能指标有着直接影响,因此优化相关参数对于提高器件性能至关重要。综述了AlNLWR的基本工作原理、关键性能参数及其优化策略。通过最新的研究实例,阐述了提升Q值、k^(2)_(eff)及抑制杂散信号的措施。最后,阐述了AlNLWR目前面临的挑战和对未来的展望。 展开更多
关键词 氮化铝 兰姆波 谐振器 微机电系统
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一种基于压电驱动的扭转式MEMS电场传感器设计与仿真优化 被引量：1
20
作者 刘阳 饶宇飞 +6 位作者 李海峰 王誉铮 魏诗超 马斌 杨庆 柯锟 廖伟 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第28期12211-12219,共9页
电力传感技术是实现新型电力系统数字化转型的关键,其中电场参量是重要的监测对象之一。提出一种基于压电驱动的扭转式微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)电场传感器。该微机电系统电场传感器的通过驱动结构带动屏蔽电... 电力传感技术是实现新型电力系统数字化转型的关键,其中电场参量是重要的监测对象之一。提出一种基于压电驱动的扭转式微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)电场传感器。该微机电系统电场传感器的通过驱动结构带动屏蔽电极在感应电极表面周期性振动实现电场的调制测量。其压电驱动结构为4个对称分布的L型压电悬臂梁,屏蔽电极和感应电极为两对交错耦合的梳齿电极构成。接着通过COMSOL仿真软件建立了结构的固体力学-静电耦合模型,计算了敏感结构的谐振频率和振动幅值。结果显示:结构的工作模态下的谐振频率可达到25047 Hz,在3 V的交流驱动电压下屏蔽电极末端位移为85.06μm。进一步通过参数扫描方式对敏感结构的关键参数进行仿真分析。优化了梳齿电极的长度、宽度、间距、个数等参数以及感应电极长度、感应电极宽度、梳齿电极的个数和感应电极间距。最后完成了传感器的测试。测试结果表明:该传感器的灵敏度为3.24 mV/(kV/m),测量误差最大仅为3.75%。 展开更多
关键词 微机电系统(mems) 电场传感器 压电驱动 COMSOL
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