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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
1
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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基于MEMS和无线通信的余震流动监测预警系统 被引量：1
2
作者 周浩 朱景宝 +1 位作者 宋晋东 李山有 《世界地震工程》 北大核心 2025年第1期133-144,共12页
余震作为地震后的主要次生灾害,对救援人员和受灾区域的安全构成严重威胁。为了有效监测余震活动并为救援行动提供及时信息,针对缺乏公共网络支持、需要高度机动性和适应复杂环境的监测背景,构建了一种基于MEMS(Micro-Electro-Mechanica... 余震作为地震后的主要次生灾害,对救援人员和受灾区域的安全构成严重威胁。为了有效监测余震活动并为救援行动提供及时信息,针对缺乏公共网络支持、需要高度机动性和适应复杂环境的监测背景,构建了一种基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)传感器和无线通信技术的余震流动监测预警系统。该系统通过临时部署可移动的余震流动监测单元,实时采集和分析地震数据,增强对地震活动的监测、分析和预警能力。硬件设计方面,系统采用了高精度MEMS三轴加速度传感器作为地震数据采集端,通过24位模数转换芯片将模拟信号转换为数字信号,并利用单片机进行数据处理,使用本地存储和终端存储确保数据的安全性,使用无线通信技术将地震波形数据传输到余震监测中心。软件设计方面,系统嵌入支持向量机现地地震动峰值预测模型,以实现对现地地震动峰值的预测。系统测试结果表明:余震流动监测预警系统能够有效采集地震加速度数据,并准确预测地震动峰值,发出可靠警报。通过测试,系统显示出在余震监测预警中的准确性、时效性与可靠性,对于指导救援行动和保证救援安全具有重要的实际意义。 展开更多
关键词 余震监测 流动监测 mems传感器 无线通信技术 机器学习
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压电MEMS水听器本底噪声测试方法研究
3
作者 陈丽洁 葛宣佐 +3 位作者 张强 王大成 冯秀娟 徐兴烨 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第9期46-49,共4页
本底噪声是评价水听器性能的关键指标,因此对水听器的本底噪声进行测试与评价方法的研究,对水听器的研究具有重要意义。在水听器本底噪声测试中很难消除环境噪声,因此对于极低噪声水听器的本底噪声测试难度较大。本文基于自研本底噪声... 本底噪声是评价水听器性能的关键指标,因此对水听器的本底噪声进行测试与评价方法的研究,对水听器的研究具有重要意义。在水听器本底噪声测试中很难消除环境噪声,因此对于极低噪声水听器的本底噪声测试难度较大。本文基于自研本底噪声测试设备,采用绝对测试法对所研制的压电MEMS水听器的本底噪声进行测试。通过对比试验,分析电路、环境、测试方法等因素对压电MEMS水听器本底噪声测试结果的影响,为水听器本底噪声的测试与评价提供经验参考。 展开更多
关键词 压电mems 水听器 本底噪声 绝对测试法
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MEMS传感器胶接工艺模型与优化
4
作者 姚中洋 梁璞 +3 位作者 孙国良 叶坤 张习文 姜潮 《机械设计》 北大核心 2025年第6期7-15,共9页
胶接作为MEMS传感器装配制造过程中关键步骤之一,其工艺参数对产品性能具有重要影响,但其工艺模型及影响机制目前仍不明晰。针对这一问题,文中以MEMS梳齿式加速度传感器为研究对象,建立了传感器封装过程所涉及的环氧胶本体、粘胶硅片模... 胶接作为MEMS传感器装配制造过程中关键步骤之一,其工艺参数对产品性能具有重要影响,但其工艺模型及影响机制目前仍不明晰。针对这一问题,文中以MEMS梳齿式加速度传感器为研究对象,建立了传感器封装过程所涉及的环氧胶本体、粘胶硅片模型,开展了考虑胶接工艺误差的数值仿真建模与样件试验。在此基础上阐明了工艺参数对胶接结构变形的影响规律,并对胶接工艺进行了改进;结合仿真分析与物理试验测试验证,进一步提出了一种工程化的胶接工艺优化方案。实测结果表明:采用优化后的胶接工艺生产的MEMS加速度传感器的温度系数相比于原胶接工艺明显减小,显著减小了温度的影响,提升了器件可靠性。 展开更多
关键词 mems传感器 胶接工艺 封装建模 黏弹性 温度系数
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可调谐MEMS-VCSEL微桥梁制备及其应力的影响
5
作者 朱鲁江 孙玉润 +2 位作者 张琪 于淑珍 董建荣 《半导体技术》 北大核心 2025年第6期589-594,共6页
针对微电子机械系统(MEMS)的垂直腔面发射激光器(VCSEL)中静电驱动微桥梁结构制备工艺开展研究,旨在制备平直的悬空微桥梁结构,并通过工艺优化提高其可靠性。利用干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的方法刻蚀Ge牺牲层,这种方法既能够防止湿法腐... 针对微电子机械系统(MEMS)的垂直腔面发射激光器(VCSEL)中静电驱动微桥梁结构制备工艺开展研究,旨在制备平直的悬空微桥梁结构,并通过工艺优化提高其可靠性。利用干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的方法刻蚀Ge牺牲层,这种方法既能够防止湿法腐蚀横向刻蚀过多,还可以提高Ge和底部电极Ti的刻蚀比。通过XeF_(2)气体干法刻蚀去除剩余的Ge以释放微桥梁结构,避免湿法腐蚀释放造成的微桥梁结构与衬底粘附问题,测试结果表明XeF_(2)横向腐蚀Ge的速率高达150μm/min。此外,选用SiNx介质作为微桥梁结构层,并通过优化等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺条件调控薄膜应力为低张应力,解决了残余应力导致的微桥梁结构弯曲和断裂问题,制备了平直的悬空微桥梁结构。 展开更多
关键词 微电子机械系统(mems) 微桥梁结构 Ge刻蚀 XeF_(2)干法刻蚀 残余应力
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静电MEMS微镜的谐振振幅对品质因子影响的研究
6
作者 李智源 彭安杰 +2 位作者 陈真 黎永前 乔大勇 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第8期54-58,共5页
静电MEMS微镜的最大扫描角度受到各种能量耗散的制约,在大气环境中,空气阻尼是MEMS微镜能量耗散的主要途径,因此对MEMS微镜的空气阻尼特性进行研究对于扫描角度的优化以及复杂动力学显得尤为重要。利用位置敏感探测器(PSD)对MEMS微镜在... 静电MEMS微镜的最大扫描角度受到各种能量耗散的制约,在大气环境中,空气阻尼是MEMS微镜能量耗散的主要途径,因此对MEMS微镜的空气阻尼特性进行研究对于扫描角度的优化以及复杂动力学显得尤为重要。利用位置敏感探测器(PSD)对MEMS微镜在空气中的自由衰减振动曲线进行了测量,从实验上获取了MEMS微镜的品质因子与振幅的关系。同时,利用瞬态的三维Navier-Stokes模型对扭转振动的MEMS微镜与周围空气的相互作用进行了模拟,计算得到了微镜在不同振幅下的品质因子。实验与仿真结果表明:MEMS微镜的品质因子随着振幅的增大而减小,因此MEMS微镜中的空气阻尼系数是随振幅增大而增大的,对MEMS微镜进行理论建模以及动力学分析中应该考虑不同振幅下阻尼系数的变化带来的影响。 展开更多
关键词 mems微镜 空气阻尼 品质因子 非线性阻尼
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MEMS高温压力传感器复合金属层可靠性研究
7
作者 杜康乐 雷程 +3 位作者 梁庭 肖楚译 王旦旦 罗后明 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第2期22-27,共6页
为解决MEMS压力传感器因复合金属层形貌翘曲导致高温失效分析后出现失效的问题,文中提出了3种制备复合金属层的工艺方法,经过逐步模拟键合过程,观察每增加一步工艺对应复合金属层的形貌,通过场发射扫描电子显微镜观察复合金属层的形貌,... 为解决MEMS压力传感器因复合金属层形貌翘曲导致高温失效分析后出现失效的问题,文中提出了3种制备复合金属层的工艺方法,经过逐步模拟键合过程,观察每增加一步工艺对应复合金属层的形貌,通过场发射扫描电子显微镜观察复合金属层的形貌,最后在300℃、保持100 h高温条件下验证传感器的可靠性。采用常温溅射—光刻图形—IBE刻蚀制备出的复合金属层形貌完整且分层明显,模拟键合实验后复合金属层依然未出现翘曲现象,经300℃高温考核后,传感器零位输出稳定在4.5 mV左右,零点漂移为0.906%,时漂约为7.76μV/h,验证了该方案在高温失效分析下的可行性。 展开更多
关键词 mems压力传感器 复合金属层 翘曲 高温考核 模拟键合过程 常温溅射
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基于MEMS光纤传感器的油浸式电流互感器在线监测技术
8
作者 沈畅 贾雅君 +1 位作者 金之俭 江俊杰 《电测与仪表》 北大核心 2025年第9期166-175,共10页
针对气相色谱法存在需定期取油样、监测不连续等不足,提出并研究了一种基于微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)光纤传感技术的油浸式电流互感器在线监测新方案。文中介绍了一种集成了温度-压力和氢气-乙炔检测模块的MEM... 针对气相色谱法存在需定期取油样、监测不连续等不足,提出并研究了一种基于微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)光纤传感技术的油浸式电流互感器在线监测新方案。文中介绍了一种集成了温度-压力和氢气-乙炔检测模块的MEMS光纤传感器。利用有限元仿真构建了油浸式电流互感器的电磁模型,通过对比安装传感器前后油浸式电流互感器的电磁分布和二次电流波形,说明了该方案的理论可行性。通过热-流耦合仿真研究了绝缘油的温度分布和流动特性,论证了取油口处传感器监测故障气体的有效性。最后,搭建了110 kV三相油浸式电流互感器MEMS光纤在线监测系统,通过现场实验验证了基于MEMS光纤传感器在线监测方案的有效性。该系统实现了110 kV三相电流互感器的油温、油压、氢气、乙炔参数的实时获取,成功监测到一起B相油中溶解氢气含量超标的事故,在早期故障监测和预防方面表现出巨大潜力。 展开更多
关键词 油浸式电流互感器 在线监测 多物理场仿真 mems光纤传感器
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基于硅基的MEMS惯性开关设计与仿真
9
作者 卢晓曼 王瑞 +2 位作者 雷程 余建刚 梁庭 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第3期52-57,共6页
为了降低压膜气体阻尼对惯性开关响应时间的影响,基于硅基设计了一种MEMS惯性开关传感器,通过分析传感器悬臂梁尺寸对传感器最大位移及固有频率的影响和不同尺寸固支结构在100 g载荷的作用下的变形量,确定了惯性开关传感器的具体结构尺... 为了降低压膜气体阻尼对惯性开关响应时间的影响,基于硅基设计了一种MEMS惯性开关传感器,通过分析传感器悬臂梁尺寸对传感器最大位移及固有频率的影响和不同尺寸固支结构在100 g载荷的作用下的变形量,确定了惯性开关传感器的具体结构尺寸,悬臂梁的尺寸为1000μm×200μm×40μm,固支结构的宽度为600μm。通过3层键合抽真空工艺降低环境气压,通过COMSOL仿真分析环境气压对开关响应时间的影响,确定随着环境气压减小,开关响应时间减小,结合工艺参数,确定环境气压为50 Pa,仿真分析响应时间为154.4μs,相较于大气压响应时间降低了8.4%。 展开更多
关键词 mems惯性开关 3层键合 压膜气体阻尼 COMSOL有限元仿真 响应时间
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MEMS电热驱动器多场耦合模型及温度特性
10
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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变刚度单轴电容式MEMS加速度计设计 被引量：2
11
作者 洪逸飞 武焕臣 +2 位作者 汤沛源 刘晨 李磊 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第4期70-73,共4页
本文提出了一种利用静电弹簧软化效应提高加速度计灵敏度的方法。加速度计采用4组U型弹簧对敏感质量进行支撑,敏感质量上设计了差分电容检测结构和静电调谐结构。实现了结构谐振频率可调,保证了加速度计的结构强度,提高了传感器灵敏度... 本文提出了一种利用静电弹簧软化效应提高加速度计灵敏度的方法。加速度计采用4组U型弹簧对敏感质量进行支撑,敏感质量上设计了差分电容检测结构和静电调谐结构。实现了结构谐振频率可调,保证了加速度计的结构强度,提高了传感器灵敏度。建立了加速度计的数学结构模型。通过仿真,对加速度计进行模态分析,研究了调谐电压对灵敏度的影响。结果表明:当调谐电压增大到30 V时,加速度计的位移灵敏度增加了34%,电容灵敏度增加了39.7%,谐振频率降低了13.4%。最后利用实验进行谐响应分析,发现加速度计的谐振频率降低了17.5%,验证了变刚度方案的可行性。 展开更多
关键词 mems 电容式加速度计 灵敏度 变刚度 谐响应分析
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基于MEMS电容的U波段频率可重构天线
12
作者 翟雷应 叶佩倩 南敬昌 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第5期82-85,89,共5页
为满足5G通信的需求,微波系统对U波段天线提出了宽频带、可重构、低损耗、高速调制的要求。为此,本文提出了一种应用于U波段频率连续调谐的可重构天线。利用同轴馈电微带贴片天线理论,加载U形缝隙展宽天线带宽。通过集成射频(RF)MEMS电... 为满足5G通信的需求,微波系统对U波段天线提出了宽频带、可重构、低损耗、高速调制的要求。为此,本文提出了一种应用于U波段频率连续调谐的可重构天线。利用同轴馈电微带贴片天线理论,加载U形缝隙展宽天线带宽。通过集成射频(RF)MEMS电容构建频率连续调谐的可重构天线,采用RF MEMS开关对带宽优化调制。HFSS仿真结果表明,天线的阻抗带宽为8.7 GHz,相对带宽为19.7%,回波损耗为-66 dB,增益为6.4 dB。相关研究为U波段微波通信系统提供了结构紧凑,频带调制范围宽,调制速度快的高性能可重构天线。 展开更多
关键词 可重构天线 宽频带 mems电容 U波段
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基于MEMS传感器的基坑土体变形监测试验研究与应用
13
作者 顾正浩 虞洪 +3 位作者 王风栋 吕鑫龙 邱俊 陈晓斌 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第4期165-168,共4页
基于MEMS传感器技术,提出了一种基坑开挖变形监测系统。介绍了系统工作的基本原理和位移变形监测的计算方法。通过自行设计的试验装置,对该系统的误差进行试验校核,试验模型试验的误差在3 mm以下。依托湖州某地区深基坑工程,将该系统应... 基于MEMS传感器技术,提出了一种基坑开挖变形监测系统。介绍了系统工作的基本原理和位移变形监测的计算方法。通过自行设计的试验装置,对该系统的误差进行试验校核,试验模型试验的误差在3 mm以下。依托湖州某地区深基坑工程,将该系统应用于该基坑开挖过程当中的土体变形监测,监测结果表明:测量精度可以满足基坑变形监测的需求。 展开更多
关键词 mems传感器 倾角传感器 基坑变形监测
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一种基于双向热膨胀流的MEMS陀螺研究
14
作者 马炫霖 朴林华 刘珺宇 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第6期32-39,共8页
提出并验证了一种基于双向热膨胀流原理的MEMS陀螺,陀螺通过加热器的瞬时温度变化产生气流,进而导致热敏电阻的温变,并转换成相应的输出电压,最终实现对Z轴角速度的准确检测。为了进一步提高陀螺性能,降低交叉耦合,同时优化制备工艺,需... 提出并验证了一种基于双向热膨胀流原理的MEMS陀螺,陀螺通过加热器的瞬时温度变化产生气流,进而导致热敏电阻的温变,并转换成相应的输出电压,最终实现对Z轴角速度的准确检测。为了进一步提高陀螺性能,降低交叉耦合,同时优化制备工艺,需对所设计的陀螺结构进行优化设计。首先,需借助COMSOL Multiphysics仿真软件,针对敏感元件的位置分布、摆放方式以及单、双向热膨胀流等因素对灵敏度的影响展开深入探究。通过系统性的仿真分析,明确最优的敏感元件摆放位置范围,确定平行摆放方式为最佳选择。其次,从理论与仿真结果两方面论证,双向热膨胀流能够实现更高的输出灵敏度,并且在抑制耦合方面表现更为出色。最后基于以上研究,对该MEMS陀螺进行流片制备,并所对制作的基于双向热膨胀流的MEMS陀螺进行性能测试并分析陀螺的不足。测试结果表明,在加热器的驱动信号为2.5 V、50%占空比、10 Hz方波的情况下,该陀螺能够在±600°/s范围内检测角速率,灵敏度为3.04 mV/(°·s^(-1)),非线性度为7.09%。实验结果与数值模拟相符,该陀螺具有灵敏度高、抑制交叉耦合和工艺简单等特点,可用于电子设备、航天和医学仪器等领域。 展开更多
关键词 热膨胀流陀螺 有限元分析 mems工艺 无掩膜光刻
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SOI全硅无引线MEMS高温压力传感器的设计 被引量：1
15
作者 吴思佳 陈士涛 +2 位作者 陈志亮 王鹏 王文婧 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第5期103-106,111,共5页
介绍了一种基于绝缘体上硅(SOI)材料的微机电系统(MEMS)压阻式高温压力传感器。传感器的压力敏感芯片采用E型膜结构,缓解灵敏度与线性度无法协调的矛盾;采用氧化的单晶硅(Si)而非硼硅(B-Si)玻璃与传感器芯片进行硅-硅(Si-Si)直接键合,... 介绍了一种基于绝缘体上硅(SOI)材料的微机电系统(MEMS)压阻式高温压力传感器。传感器的压力敏感芯片采用E型膜结构,缓解灵敏度与线性度无法协调的矛盾;采用氧化的单晶硅(Si)而非硼硅(B-Si)玻璃与传感器芯片进行硅-硅(Si-Si)直接键合,相同的热膨胀系数使得传感器工作时的热失配应力减小;采用无引线封装技术,与传统封装技术相比,其减小了器件尺寸。设计传感器的压力量程为0~35 kPa,且能够在-40~200℃的温度范围内正常工作,满量程输出高于90 mV。 展开更多
关键词 微机电系统 绝缘体上硅 全硅 无引线封装 高温压力传感器
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MEMS振镜式结构光三维重建综述
16
作者 韩民 张琛萍 +1 位作者 张宗华 李星辉 《光学精密工程》 北大核心 2025年第7期1065-1090,共26页
结构光三维重建是智能系统感知三维现实世界的上游环节,在工业检测、智能制造、生物医药、智能机器人视觉引导、虚拟现实、具身智能等未来产业展现出很大的应用潜力。本文总结了常见的条纹投影技术,重点分析了当下主流的DLP条纹投影技... 结构光三维重建是智能系统感知三维现实世界的上游环节,在工业检测、智能制造、生物医药、智能机器人视觉引导、虚拟现实、具身智能等未来产业展现出很大的应用潜力。本文总结了常见的条纹投影技术,重点分析了当下主流的DLP条纹投影技术和新型MEMS振镜式条纹投影技术,并从工作原理、性能指标及特点等维度进行综合性对比,展示出MEMS振镜式结构光技术的发展潜力。针对MEMS结构光的非逆反相机特性导致的标定困难问题,总结了专门适配MEMS结构光系统的具有物理可解释的标定模型。不同于DLP结构光技术,采用激光束扫描方式的MEMS结构光具有独特的误差源,对MEMS结构光系统的特有误差源进行了总结和分析,为进一步提高其测量精度指明方向。最后,介绍了结构光的具体应用,并展望了MEMS结构光的未来发展趋势。 展开更多
关键词 结构光 三维重建 mems振镜式 条纹投影轮廓术 误差源 系统标定
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MEMS陀螺阵列系统的振动误差抑制研究
17
作者 徐莉 徐世凯 +2 位作者 刘玉县 庄捷辉 何春华 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第10期35-38,43,共5页
针对MEMS陀螺在随机振动环境下性能下降的问题,提出一种组合多个不相关陀螺用以提高陀螺振动性能的方法。采用一阶马尔可夫模型建立MEMS陀螺的随机误差模型,推导基于该模型的自适应卡尔曼滤波的递推公式。在此基础上,引入收敛性判断依... 针对MEMS陀螺在随机振动环境下性能下降的问题,提出一种组合多个不相关陀螺用以提高陀螺振动性能的方法。采用一阶马尔可夫模型建立MEMS陀螺的随机误差模型,推导基于该模型的自适应卡尔曼滤波的递推公式。在此基础上,引入收敛性判断依据抑制滤波发散,再利用协方差迹最小准则计算最佳权值融合数据以抑制陀螺的振动误差。实验结果表明:与单个陀螺相比,陀螺阵列随机振动误差的方差降低了98.43%,证明了本文基于阵列技术的滤波融合方法的有效性。 展开更多
关键词 mems陀螺阵列 随机振动 卡尔曼滤波 一阶马尔可夫模型
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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
18
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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基于MEMS工艺的高性能小型化开关滤波器组研制
19
作者 侯茂辉 谢书珊 《微波学报》 北大核心 2025年第4期61-66,共6页
为满足日益增长的微波电子系统小型化需求,文中介绍了一种小型化四通道高性能X波段硅基开关滤波器的工程实现。根据开关滤波器的工作原理和研制要求,优先选择使用FET集成开关,通过软件仿真实现了4组MEMS滤波器版图设计。利用MEMS三维异... 为满足日益增长的微波电子系统小型化需求,文中介绍了一种小型化四通道高性能X波段硅基开关滤波器的工程实现。根据开关滤波器的工作原理和研制要求,优先选择使用FET集成开关,通过软件仿真实现了4组MEMS滤波器版图设计。利用MEMS三维异构集成工艺技术,突破了传统开关滤波器平面设计技术,将开关滤波器的4组MEMS滤波器分别放置于上下多层堆叠的晶圆中,通过多层晶圆中的TSV孔实现射频信号的传输和处理,充分利用产品的三维空间实现了双层MEMS滤波器的叠加设计,大大减少了开关滤波器的面积,同时滤波器、开关芯片电路及传输线的屏蔽腔设计也极大改善了通道间隔离度,同时体积、重量均缩小至传统开关滤波器模块的百分之一量级。 展开更多
关键词 开关滤波器 硅基mems 三维异构集成 高性能小型化
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MEMS环形谐振陀螺驱动模态控制方法研究
20
作者 寇志伟 崔啸鸣 +2 位作者 尹煜 李娜 齐咏生 《电子测量技术》 北大核心 2025年第12期42-48,共7页
为了有效控制微机电环形谐振陀螺驱动模态的工作状态,提高驱动幅值的稳定性能与谐振频率的实时跟踪性能,本文提出了一种基于相位控制与自动增益控制的驱动模态闭环控制方案。首先,基于环形谐振陀螺的动力学特性与机电接口特点,设计了对... 为了有效控制微机电环形谐振陀螺驱动模态的工作状态,提高驱动幅值的稳定性能与谐振频率的实时跟踪性能,本文提出了一种基于相位控制与自动增益控制的驱动模态闭环控制方案。首先,基于环形谐振陀螺的动力学特性与机电接口特点,设计了对称静电驱动-差动电容敏感的机电接口,提出了基于相位控制与自动增益控制的闭环驱动控制方案;其次,构建了闭环驱动控制方案的机电耦合仿真模型,对驱动模态的自激振荡控制、幅值稳定性与频率跟踪状态进行了仿真,验证了系统的动态性能。最后,基于上述方案设计了驱动模态闭环控制电路,实验测试了电路性能。实验结果表明,该电路的驱动激励信号频率能够很好的跟踪陀螺驱动模态谐振频率的变化;在-40℃~60℃温度环境内变化时,驱动检测电压变化范围低于5.08%,幅值随温度的相对变化率小于0.059%,符合全温区稳幅驱动的要求。 展开更多
关键词 微机电 环形谐振陀螺 驱动模态 闭环控制 相位控制
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