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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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分立活塞式MEMS微变形镜的系统级设计 被引量:5
2
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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微型热敏传感器系统动态特性理论研究 被引量:3
3
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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基于异构宏模型的Z轴微加速度计系统级建模与快速仿真
4
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
5
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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基于微型压力传感器阵列的翼面压力分布直接测量系统 被引量:6
6
作者 常莹 马炳和 +2 位作者 邓进军 陈爽 苑伟政 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期89-93,共5页
研发了微型压力传感器并构成柔性衬底基阵列,直接置于翼型外表面实现压力分布测量。结合传感器特性和气动测量需求,设计了压力传感器阵列恒流驱动电路和差分滤波电路,并通过LabVIEW调用所开发的MATLAB的应用程序实现了数据的在线处理和... 研发了微型压力传感器并构成柔性衬底基阵列,直接置于翼型外表面实现压力分布测量。结合传感器特性和气动测量需求,设计了压力传感器阵列恒流驱动电路和差分滤波电路,并通过LabVIEW调用所开发的MATLAB的应用程序实现了数据的在线处理和实时显示。结合NACA0012翼型对该测压系统进行了低速风洞实验,对其有效进行了初步验证。 展开更多
关键词 微型压力传感器阵列 柔性衬底 翼面 压力分布 实时测量
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姿态参照系统中硅微机械加速度计的温度补偿 被引量:3
7
作者 符强 马炳和 常洪龙 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第1期12-14,17,共4页
微机械加速度计的输出受到环境温度的影响。文中以姿态参照系统为例,通过温度实验,得到了姿态参照系统中的微机械加速度计在不同温度下的输出,通过数据拟合建立了静态温度模型,对加速度计的零偏和标度因子进行了补偿。在姿态参照系统中... 微机械加速度计的输出受到环境温度的影响。文中以姿态参照系统为例,通过温度实验,得到了姿态参照系统中的微机械加速度计在不同温度下的输出,通过数据拟合建立了静态温度模型,对加速度计的零偏和标度因子进行了补偿。在姿态参照系统中对该温度补偿模型进行试验,结果表明得到的模型可以有效地补偿系统中的微机械加速度计的温度误差,使加速度计随温度变化的稳态输出变化的数量级由10-3减小到10-4。该温度补偿方法也适用于其他MEMS惯性测量系统中的微机械加速度计的温度补偿。 展开更多
关键词 微机械加速度计 姿态参照系统 温度补偿
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基于MIMU的微小型组合导航系统研究 被引量:2
8
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
9
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
10
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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MEMS陀螺随机误差补偿在提高姿态参照系统精度中的应用 被引量:12
11
作者 袁广民 李晓莹 +1 位作者 常洪龙 苑伟政 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期777-781,共5页
为提高航姿系统姿态角测量精度,论文对MEMS陀螺随机误差的测试和补偿进行了研究。运用Allan方差方法分析了MEMS陀螺各项随机误差的特性,建立了针对MEMS陀螺的随机误差补偿模型。采用Allan方差辨识算法完成对各项随机误差的分离,获取速... 为提高航姿系统姿态角测量精度,论文对MEMS陀螺随机误差的测试和补偿进行了研究。运用Allan方差方法分析了MEMS陀螺各项随机误差的特性,建立了针对MEMS陀螺的随机误差补偿模型。采用Allan方差辨识算法完成对各项随机误差的分离,获取速率随机游走(RRW)和角度随机游走(ARW)噪声方差值。通过设计的卡尔曼滤波器对MEMS陀螺随机误差进行实时估计补偿,利用姿态解算算法得到随机误差补偿前和补偿后各3个方向的姿态角。实验结果表明经误差补偿后系统的静态偏航角测量精度提高了3倍、横滚角提高了4倍、俯仰角提高了12倍。 展开更多
关键词 MEMS 陀螺 测试 误差补偿 ALLAN方差 姿态测量
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基于微扫描镜的激光投影(英文) 被引量:7
12
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
13
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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振动式微机械陀螺驱动控制电路研究 被引量:10
14
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ASIC芯片的微小电容测量电路研究 被引量:10
15
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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电容式微机械陀螺接口电路 被引量:6
16
作者 蒋庆华 苑伟政 常洪龙 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期2223-2225,共3页
接口电路是电容式微机械陀螺研制中的关键技术之一.给出了一种通用的电容式微机械陀螺接口电路方案.该方案包括电容检测和信号处理两个模块.相位相反幅度相同的两路高频载波加在敏感差动电容的两端形成敏感电桥,另一频率的高频载波叠加... 接口电路是电容式微机械陀螺研制中的关键技术之一.给出了一种通用的电容式微机械陀螺接口电路方案.该方案包括电容检测和信号处理两个模块.相位相反幅度相同的两路高频载波加在敏感差动电容的两端形成敏感电桥,另一频率的高频载波叠加了驱动信号后加在驱动差动电容两端形成驱动电桥,质量块作为所有电容的公共端连接两电桥接虚地的放大器,构成前置电容检测模块;后续的带通滤波电路将驱动和敏感信号分离,各自解调滤波得到两个模态相应的振动信息,驱动振动对敏感振动再次解调即可得到和输入角速度信号成线性关系的直流电压.采用音叉电容式陀螺进行实验,结果表明该电路能够有效的能够有效的抑制寄生电容和各个接口电容之间电耦合的,电容分辨率可以达到10-15F. 展开更多
关键词 微机械陀螺 电容检测 电桥 电荷放大器 接口电路 电容传感器
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一种新型CCD图像采集系统设计 被引量:4
17
作者 马志波 乔大勇 +2 位作者 虞益挺 苑伟政 姜澄宇 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期1250-1252,共3页
结合电荷耦合器件和外围设备,介绍了一种CCD图像数据采集系统设计。采用74HC04逻辑非芯片将模数转换芯片和数据缓存芯片之间的CLK信号适当延迟,解决了图像数据模数转换后输出到FIFO缓存的时序控制问题。通过电路设计解决了微控制器难以... 结合电荷耦合器件和外围设备,介绍了一种CCD图像数据采集系统设计。采用74HC04逻辑非芯片将模数转换芯片和数据缓存芯片之间的CLK信号适当延迟,解决了图像数据模数转换后输出到FIFO缓存的时序控制问题。通过电路设计解决了微控制器难以直接应用于高速数据采集的难题,实现连续图像数据采集和处理,具有较好的通用性。 展开更多
关键词 ICX038BLA 驱动电路 电荷耦合器件 FIFO
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基于Arnoldi算法的MEMS微梁的宏建模 被引量:3
18
作者 吕湘连 苑伟政 +2 位作者 李伟剑 霍鹏飞 姜澄宇 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期411-415,共5页
微机电系统通常涉及机、电、流体、热等多个耦合能量域,其设计与分析需要通过宏建模来降低复杂度。论文根据系统传递函数矩匹配原理,提出将Arnoldi算法与Taylor展开相结合来实现MEMS器件行为的宏建模,建立了典型MEMS微梁的宏模型。与有... 微机电系统通常涉及机、电、流体、热等多个耦合能量域,其设计与分析需要通过宏建模来降低复杂度。论文根据系统传递函数矩匹配原理,提出将Arnoldi算法与Taylor展开相结合来实现MEMS器件行为的宏建模,建立了典型MEMS微梁的宏模型。与有限差分法相对比,该方法可以较准确地实现MEMS器件的快速动态仿真。 展开更多
关键词 MEMS 宏建模 Arnoldi算法 TAYLOR展开
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一种硅微谐振式压力传感器的敏感膜片设计 被引量:5
19
作者 任森 苑伟政 邓进军 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期1855-1858,1862,共5页
根据正方形膜片的变形和应力分布情况,提出了一种硅微谐振式压力传感器敏感膜片的设计方法,设计了两种正方形间接连接式压力敏感膜片.在相同的膜片面积下,新膜片与原有矩形间接连接式压力敏感膜片性能相近,为内部谐振器的多样化提供了基... 根据正方形膜片的变形和应力分布情况,提出了一种硅微谐振式压力传感器敏感膜片的设计方法,设计了两种正方形间接连接式压力敏感膜片.在相同的膜片面积下,新膜片与原有矩形间接连接式压力敏感膜片性能相近,为内部谐振器的多样化提供了基础.最后,就压力敏感膜片的工艺设计进行了探讨,认为采用正方形凸角补偿结构的〈110〉硅岛和采用边长补偿的〈100〉硅岛最适合间接连接式压力敏感膜片. 展开更多
关键词 谐振式压力传感器 敏感膜片 硅岛 凸角补偿
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一种基于多端口组件网络的MEMS系统级建模方法 被引量:5
20
作者 霍鹏飞 马炳和 苑伟政 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第2期192-194,198,共4页
以多端口组件及其网络的研究作为理论基础,创建了专门针对MEMS的系统级建模方法———用单个组件 表示MEMS的各功能结构部件,组件的端口表征与部件有关的各种物理量,依据一定规则联结组件形成的网络表 征整个微系统。该方法采用常... 以多端口组件及其网络的研究作为理论基础,创建了专门针对MEMS的系统级建模方法———用单个组件 表示MEMS的各功能结构部件,组件的端口表征与部件有关的各种物理量,依据一定规则联结组件形成的网络表 征整个微系统。该方法采用常微分和代数方程描述组件的行为,混合信号硬件描述语言作为组件及其网络的建模 语言。以梁为例,阐述了如何建立其行为方程,以得到参数化、可供重用的组件模型。上述研究结合微加速度计的 系统级设计应用实例,表明该方法是实现MEMS系统级建模的有效手段,能针对MEMS固有的多能量域耦合行为 等进行快速建模与仿真。 展开更多
关键词 多端口组件网络 系统级建模 MEMS 硬件描述语言
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