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Chaos in a fractional-order micro-electro-mechanical resonator and its suppression 被引量:3
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作者 Mohammad Pourmahmood Aghababa 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第10期159-167,共9页
The present paper investigates the existence of chaos in a non-autonomous fractional-order micro-electromechanical resonator system(FOMEMRS).Using the maximal Lyapunov exponent criterion,we show that the FOMEMRS exh... The present paper investigates the existence of chaos in a non-autonomous fractional-order micro-electromechanical resonator system(FOMEMRS).Using the maximal Lyapunov exponent criterion,we show that the FOMEMRS exhibits chaos.Strange attractors of the system are plotted to validate its chaotic behavior.Afterward,a novel fractional finite-time controller is introduced to suppress the chaos of the FOMEMRS with model uncertainties and external disturbances in a given finite time.Using the latest version of the fractional Lyapunov theory,the finite time stability and robustness of the proposed scheme are proved.Finally,we present some computer simulations to illustrate the usefulness and applicability of the proposed method. 展开更多
关键词 micro-electro-mechanical resonator chaotic behavior fractional calculus fractional finite-time controller
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Photoacoustic Imaging by Use of Micro-Electro-Mechanical System Scanner 被引量:1
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作者 陈松良 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 EI 2018年第1期1-10,共10页
Photoacoustic imaging acquires the absorption contrast of biological tissue with ultrasound resolution. It has been broadly investigated in biomedicine for animal and clinical studies. Recently, a micro-electromechani... Photoacoustic imaging acquires the absorption contrast of biological tissue with ultrasound resolution. It has been broadly investigated in biomedicine for animal and clinical studies. Recently, a micro-electromechanical system(MEMS) scanner has been utilized in photoacoustic imaging systems to enhance their performance and extend the realm of applications. The review provides a recap of recent developments in photoacoustic imaging using MEMS scanner, from instrumentation to applications. The topics include the design of MEMS scanner, its use in photoacoustic microscopy, miniature imaging probes, development of dual-modality systems,as well as cutting-edge bio-imaging studies. 展开更多
关键词 photoacoustic imaging micro-electro-mechanical system(MEMS) photoacoustic microscopy high-speed imaging photoacoustic endoscopy
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A Micro-Electro-Mechanical System-Based Bulk Acoustic Wave Piezoelectric Disk Resonator for Detecting z-axis Rotation Rate
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作者 许仲兴 张卫平 +4 位作者 唐健 张弓 成宇翔 陈文元 关冉 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 EI 2015年第3期286-292,共7页
This paper presents a bulk acoustic wave piezoelectric disk resonator based on a special pair of degenerative modes, to detect z-axis angular velocity. A single piezoelectric disk is operated in its appropriate modes ... This paper presents a bulk acoustic wave piezoelectric disk resonator based on a special pair of degenerative modes, to detect z-axis angular velocity. A single piezoelectric disk is operated in its appropriate modes in the k Hz frequency range to achieve this function. This design combines the bulk acoustic wave drive/sense mode with lead zirconate titanate resonator which improves device's performance and simplifies its structural complexity. The operation principle of piezoelectric disk resonator is given and validated by finite element method,and the scale factor of piezoelectric disk resonator is 0.977 μV/[(°) · s-1] without any amplification section.The results of impedance analysis for the prototype in the air, which is fabricated on lead zirconate titanate wafer by Micro-Electro-Mechanical System process, show that the resonant frequency of the piezoelectric disk resonator is about 190 k Hz. Moreover, the measured frequency split between drive and sense mode is about290 Hz without any tuning methods. At last, a closed-loop driving and detecting circuit system is designed and its modulation/demodulation method is studied, preliminary experiments show that this device is not sensitive to acceleration, but is sensitive to angular velocity, its performance parameters need follow-up experiments. 展开更多
关键词 micro-electro-Mechanical System angular velocity bulk acoustic wave piezoelectric resonator mode matching
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爆炸箔桥区微缺陷对发火能量转换效率的影响机制
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作者 周密 张川 +4 位作者 李蛟 王蒋旭 李明 郭瑶 雷杰 《火工品》 北大核心 2025年第5期70-77,共8页
为量化爆炸箔桥区微缺陷对其发火性能的影响,本文基于COMSOL Multiphysics构建了电热耦合三维有限元模型,系统对比了理想桥箔与含盲孔、通孔缺陷桥箔在0.22μF/1500 V放电回路中的瞬态温升及能量转换规律。结果表明:无缺陷桥箔通电后四... 为量化爆炸箔桥区微缺陷对其发火性能的影响,本文基于COMSOL Multiphysics构建了电热耦合三维有限元模型,系统对比了理想桥箔与含盲孔、通孔缺陷桥箔在0.22μF/1500 V放电回路中的瞬态温升及能量转换规律。结果表明:无缺陷桥箔通电后四角因电流密度集中率先升温,100 ns内桥区中心温度达1400 K,桥区整体均匀熔化;含缺陷桥箔中,盲孔或通孔导致局部电流密度畸变,形成低温电流盲区,未熔金属碎片随射流飞散,能量转换效率显著降低(极端情况下相对降幅>21.7%);缺陷尺寸效应呈现临界尺寸阈值,通孔直径>50μm或盲孔深度>3μm时,临界效应显著。当通孔直径>50μm时,桥区平均温升起点提前3 ns,爆发时间缩短33 ns;盲孔深度>3μm时,电流盲区范围扩大,能量转换效率相对降幅大于8%。本研究首次建立了爆炸箔微缺陷容限的定量判据,为高可靠性火工品制造工艺优化提供理论支撑。 展开更多
关键词 爆炸箔 微缺陷 电热耦合 有限元法 能量转换效率
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双向高过载硅基差压敏感元件的研制
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作者 杜立群 李奥奇 +3 位作者 李蒙 杨晓臣 孟祥悦 邱汇烽 《光学精密工程》 北大核心 2025年第2期209-219,共11页
为了提高差压传感器的双向过载能力,本文设计了一种梁-群岛错位膜结构差压敏感元件。该敏感元件由梁-群岛硅膜结构和玻璃基底键合而成。其中,梁结构降低了应力集中,群岛结构提高了结构刚度;玻璃基底键合面设计有方形凹槽和圆形通孔,硅... 为了提高差压传感器的双向过载能力,本文设计了一种梁-群岛错位膜结构差压敏感元件。该敏感元件由梁-群岛硅膜结构和玻璃基底键合而成。其中,梁结构降低了应力集中,群岛结构提高了结构刚度;玻璃基底键合面设计有方形凹槽和圆形通孔,硅膜结构和玻璃基底的方形凹槽形成的错位结构进一步降低了最大应力。首先,通过有限元软件分析了双向高过载硅基差压敏感元件的应力分布、敏感元件的满量程输出及最大应力。其次,分析了结构尺寸与爆破压力的关系,采用尺寸优化求解出最大爆破压力下的结构尺寸。最后,通过MEMS硅工艺制作了具有双向高过载的硅基差压敏感元件。压力测试结果表明:制得的双向高过载硅基差压敏感元件的爆破压力为8.5倍量程,与传统C型膜结构差压敏感元件(爆破压力6.5倍量程)相比,过载能力提高了30.7%。实验结果证明梁-群岛错位膜结构可以有效提高差压敏感元件的双向过载能力。 展开更多
关键词 MEMS 差压敏感元件 有限元 尺寸优化 过载能力
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基于BOA‑VMD‑SVD的MEMS陀螺仪信号降噪方法研究
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作者 马星河 闫崇威 《武汉大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第7期1130-1138,共9页
针对微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)加速度计输出信号中随机噪声较大的问题,提出一种基于蝴蝶优化算法(butterfly optimization algorithm,BOA)的变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)联合奇异值分解(s... 针对微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)加速度计输出信号中随机噪声较大的问题,提出一种基于蝴蝶优化算法(butterfly optimization algorithm,BOA)的变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)联合奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的随机噪声降噪方法。首先应用BOA-VMD算法将加速度计信号分解为K个最优的IMF(intrinsic mode function)分量;其次计算分解后的各IMF分量的排列熵值,并将其划分为加速度计信号主导的IMF分量、噪声主导的IMF分量以及噪声信号3种类型;再对噪声主导的IMF分量进行SVD分解降噪,舍弃噪声分量;最后将加速度计信号主导分量与降噪后的噪声主导分量进行重构,得到最终信号。仿真与实验数据表明:相较于VMD联合小波阈值方法,BOA-VMD-SVD算法的信噪比提高了19.8%,均方根误差下降了44.5%;相较于VMD-SVD算法,BOA-VMD-SVD算法的信噪比提高了15.6%,均方根误差下降了19.5%。这表明所提算法在处理MEMS加速度计信号中的随机噪声时具有更好的去噪效果,进而证明了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 微机电系统 蝴蝶优化算法 奇异值分解 随机噪声 去噪
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极微型双曲面线性离子阱的模拟研究
7
作者 何云帆 朱洪良 +6 位作者 杨卓青 王艳 丁桂甫 孙久文 魏东亭 刘民 姚锦元 《质谱学报》 北大核心 2025年第5期542-553,I0001,共13页
随着微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)工艺的快速发展,芯片级质谱仪的研制逐渐成为分析仪器领域的新焦点。微型质量分析器是芯片级质谱仪的核心器件,本工作基于非硅MEMS工艺下可实现的1 mm场半径极微型双曲面线性离子... 随着微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)工艺的快速发展,芯片级质谱仪的研制逐渐成为分析仪器领域的新焦点。微型质量分析器是芯片级质谱仪的核心器件,本工作基于非硅MEMS工艺下可实现的1 mm场半径极微型双曲面线性离子阱(miniature-hyperboloid linear ion trap,M-HLIT)质量分析器,采用理论模拟方法研究了2种不同结构M-HLIT的质量分析性能。在理想结构中,系统研究了共振激发交流(alternatingcurrent,AC)信号幅值和频率、射频(radio frequency,RF)信号频率等电参数对质量分辨率的影响。在“拉伸”结构中,优化了“拉伸”比(ry/rx)、开槽宽度d、电极截断距离h等结构参数。模拟结果表明,通过对M-HLIT的系统性优化,m/z 117离子的最高质量分辨率可达551,优于相同尺寸的简化电极线性离子阱;当扫描速率降至600 Th/s时,质量分辨率可提升至1376。该M-HLIT在处理低m/z离子时存在一定局限性,但在处理高m/z离子时具有优势。优化后的M-HLIT体积仅0.62 cm3,为传统微型线性离子阱体积的25.5%,这为芯片级.质谱仪中微型质量分析器的设计提供了有效解决方案,可有力推动原位快检质谱分析技术的发展。 展开更多
关键词 极微型双曲面线性离子阱(M-HLIT) 理论模拟 电场分析 质量分辨率 微机电系统(MEMS)
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MEMS悬空结构上纳米材料的EHD打印工艺优化研究
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作者 林鑫烨 刘亚东 +3 位作者 姚冠宇 吴昊 唐祯安 余隽 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第1期14-19,共6页
电流体动力学(EHD)打印具有非接触、精度高和材料选择灵活等优点,可应用于MEMS悬空结构上沉积各种纳米材料从而实现传感器微型化。以悬空微热板上打印气敏薄膜为研究对象,采用高速摄像机对EHD打印进行实验观测,结合有限元仿真进行墨水... 电流体动力学(EHD)打印具有非接触、精度高和材料选择灵活等优点,可应用于MEMS悬空结构上沉积各种纳米材料从而实现传感器微型化。以悬空微热板上打印气敏薄膜为研究对象,采用高速摄像机对EHD打印进行实验观测,结合有限元仿真进行墨水受力分析,研究了微滴和锥射流2种稳定的EHD打印模式的形成过程,通过将悬空的MEMS桥式结构纳入EHD打印仿真模型中,分析了MEMS悬空结构对EHD打印效果的影响。根据研究结果优化打印工艺参数,实现了SnO 2纳米气敏材料在微热板阵列上的批量化EHD打印,打印稳定性好,纳米材料分布均匀。 展开更多
关键词 电流体动力学打印 纳米材料 微机电系统 悬空结构 有限元仿真
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128°YX-LN SAW低温温度传感器的原位封装技术
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作者 张玮莉 崔永俊 +2 位作者 王红亮 张峰 郝焰莹 《压电与声光》 北大核心 2025年第5期828-833,共6页
为满足低温环境下对温度的测试需求,提出了一种针对声表面波(SAW)低温温度传感器的原位封装技术。采用微加工工艺将传感器元件与封装结构相结合,利用粘合剂在传感器衬底上直接进行封装,有效简化了传统封装的制备流程,缩小了SAW低温温度... 为满足低温环境下对温度的测试需求,提出了一种针对声表面波(SAW)低温温度传感器的原位封装技术。采用微加工工艺将传感器元件与封装结构相结合,利用粘合剂在传感器衬底上直接进行封装,有效简化了传统封装的制备流程,缩小了SAW低温温度传感器的封装尺寸,研制的传感器尺寸仅为11.5 mm×8 mm×0.9mm。拉伸测试表明,封装后传感器的键合强度达到7.49 MPa,抗压强度≥10 MPa。在液氮环境中进行低温测试,结果表明,在-196~25℃时传感器的性能依旧保持良好,封装未对传感器产生干扰,保证了传感器在极端条件下应用的可靠性和稳定性。 展开更多
关键词 声表面波 温度传感器 低温 封装 微机电系统
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一种高品质因子模态局域化MEMS电场传感器
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作者 王贵杰 储昭志 +5 位作者 杨鹏飞 冉莉芳 彭春荣 李建华 张波 闻小龙 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第6期2015-2022,共8页
高性能微机电系统电场传感器是大气电场及非接触电压测量的核心部件,模态局域化效应可显著提升传感器的分辨力等性能,是电场传感器的重要发展方向。然而,基于弱耦合的谐振系统在品质因子较低时会出现模态混叠现象,难以读取有效振幅信息... 高性能微机电系统电场传感器是大气电场及非接触电压测量的核心部件,模态局域化效应可显著提升传感器的分辨力等性能,是电场传感器的重要发展方向。然而,基于弱耦合的谐振系统在品质因子较低时会出现模态混叠现象,难以读取有效振幅信息。该文提出一种高品质因子的新型模态局域化MEMS电场传感结构,采用双端音叉设计和T形系绳固定锚点的结构以减少能量损耗,实现了高品质因子和高分辨力,有效避免了模态混叠现象。对该结构进行了理论分析和数值模拟,制备了传感器原理样机,在10-3Pa气压下对传感器进行了性能测试。测试结果表明,在0~90 kV/m电场强度范围内,电场传感器分辨力达32(V/m)/√Hz,品质因子达42423。 展开更多
关键词 模态局域化 微机电系统 电场传感器 高品质因子 T形系绳 双端音叉
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集成柔性撑鼻器的双通路可穿戴MEMS呼吸监测微系统
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作者 赵文浒 王嘉祥 +3 位作者 胡致远 苏开明 李铁 杨卓青 《电子学报》 北大核心 2025年第3期790-799,共10页
呼吸作为维持生命的关键生理过程,与呼吸暂停、哮喘等多种呼吸系统疾病密切相关.为了满足日益增长的健康监测需求,本文创新性地提出了一种集成柔性撑鼻器的双通路可穿戴MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)呼吸监测微系统.该微系统... 呼吸作为维持生命的关键生理过程,与呼吸暂停、哮喘等多种呼吸系统疾病密切相关.为了满足日益增长的健康监测需求,本文创新性地提出了一种集成柔性撑鼻器的双通路可穿戴MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)呼吸监测微系统.该微系统集成了柔性撑鼻器、呼吸传感器和信号处理模块,能够持续实时监测鼻腔内气流.传感器的敏感单元采用折叠式金属电阻结构,通过平面MEMS技术沉积在玻璃基底上,基于热阻效应,实现信号测量.传感器嵌入柔性撑鼻器后,可同时监测鼻腔内左右两侧的呼吸信号,尤其适合长时间连续监测.通过信号模拟及性能测试,结果表明该传感器在灵敏度、响应速度和抗干扰能力上表现出色,并且在模拟呼吸暂停和哮喘等疾病的测试中,传感器能够准确区分正常与异常的呼吸信号,可用于进一步分析各种呼吸疾病.基于此,本文开发了一种集成柔性撑鼻器的双通路可穿戴MEMS呼吸监测装置,旨在实现连续、实时且长时间的呼吸监测,特别适用于睡眠期间的异常呼吸筛查与健康监控.此外,该系统还能捕捉人体鼻周期的变化信息,为深入分析呼吸模式和生理节律提供了新的数据维度,展现了在长期健康管理中的潜在应用价值. 展开更多
关键词 呼吸监测 微机电系统 可穿戴设备 热阻效应 呼吸疾病 呼吸传感器
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MEMS电热驱动器多场耦合模型及温度特性
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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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新型MEMS-IMU/Wi-Fi组合室内行人定位算法
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作者 朱明红 于飞 +2 位作者 金明 刘娟 王振鹏 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第3期609-617,共9页
为有效利用智能手机中的微机电惯性测量器件,本文研究一种新型集成策略,通过有效结合微机电惯性测量和Wi-Fi的数据直接估算行人的位置。基于行人航位推算法建立相对参考坐标系的位置推算模型;将惯性测量单元中陀螺仪的输出直接作为观测... 为有效利用智能手机中的微机电惯性测量器件,本文研究一种新型集成策略,通过有效结合微机电惯性测量和Wi-Fi的数据直接估算行人的位置。基于行人航位推算法建立相对参考坐标系的位置推算模型;将惯性测量单元中陀螺仪的输出直接作为观测值,同时定频采用无线网的位置数据进行校正,设计扩展卡尔曼滤波算法估算行人的实时位置坐标;设计运动轨迹,采集手机传感器和无线信号接入点的数据对该算法进行了有效性和可行性验证。研究结果表明:采用微机电惯性测量器件和无线网组合定位时,位置误差会小于惯性测量单元单独定位时的误差,可见Wi-Fi信息可辅助微电子机械系统惯性传感器更精确地完成室内行人导航定位任务。 展开更多
关键词 室内行人定位 微机电惯性测量器件 无线传输系统定位 行人航位推算 组合定位 独立建模 扩展卡尔曼滤波 直接法卡尔曼滤波
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MEMS型硅基压阻压力传感器的增敏设计与分析
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作者 黄允祗 马帅 +2 位作者 尹忠良 凌思睿 张春伟 《火箭推进》 北大核心 2025年第4期126-135,144,共11页
为有效测量实际工作压力,设计了一种高灵敏度线性硅基压阻式压力传感器。在压力传感器中研究了具有相似表面积和厚度的两种隔膜结构(圆形和八边形)。首先建立含有隔膜的压力传感器数学模型,基于薄板理论获得隔膜的挠度和应力公式。再利... 为有效测量实际工作压力,设计了一种高灵敏度线性硅基压阻式压力传感器。在压力传感器中研究了具有相似表面积和厚度的两种隔膜结构(圆形和八边形)。首先建立含有隔膜的压力传感器数学模型,基于薄板理论获得隔膜的挠度和应力公式。再利用COMSOL软件建立硅基压力传感器的有限元仿真模型,该传感器模型由边缘为固定支撑的隔膜主体和四周惠斯通电桥组成。通过有限元法模拟在外加压力载荷作用下传感器的静态响应,求出应力、挠度、灵敏度等响应结果并进行分析。对于厚度为3μm的圆形隔膜的传感器模型,计算得到其灵敏度达到了1.0509×10^(-11)。当隔膜厚度较薄时,圆形隔膜比八边形隔膜的灵敏度更大。当温度升高时,压力传感器的位移和应力增加,而灵敏度有所下降。碳化硅材料隔膜的位移比多晶硅和单晶硅隔膜的位移更小,前者对应的传感器刚度更大。这些研究的结果为硅基压力传感器的合理设计和实际应用提供参考。 展开更多
关键词 微机电系统 薄膜 压阻 温度 灵敏度
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用于矢量水听器的应力集中MEMS敏感单元仿真研究
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作者 肖邦 赵荣荣 殷忆昕 《声学技术》 北大核心 2025年第2期302-308,共7页
敏感单元作为同振式矢量水听器的核心元件,其小型化将有助于水听器整体体积和质量的减小。采用微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem,MEMS)结构是实现敏感单元小型化的有效途径。文章针对一种应力集中的MEMS敏感单元进行仿真研究... 敏感单元作为同振式矢量水听器的核心元件,其小型化将有助于水听器整体体积和质量的减小。采用微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem,MEMS)结构是实现敏感单元小型化的有效途径。文章针对一种应力集中的MEMS敏感单元进行仿真研究。在质量块-梯形悬臂梁结构基础上,将单梯形悬臂梁改进为双梯形悬臂梁。同时,在悬臂梁近固定端处厚度方向刻蚀凹槽,进一步提高梁上压电层的局部应力。通过有限元仿真,对比三种不同结构敏感单元对应矢量水听器模型的灵敏度频域响应性能,并从梁上应力分布角度对性能差异进行分析。研究发现,相较于单梯形梁,双梯形悬臂梁结构水听器灵敏度提升7.7 dB。此外,增加悬臂梁厚度且在悬臂梁根部刻蚀凹槽,使得对应水听器灵敏度和带宽均得到改善。悬臂梁厚度为80μm、根部凹槽深度为40μm、宽度为100μm的双梯形悬臂梁对应矢量水听器的谐振频率为1496.8 Hz,在频率为630 Hz、参考值为1 V·(μPa)-1时,灵敏度为-210.8 dB。 展开更多
关键词 矢量水听器 敏感单元 悬臂梁 应力集中 仿真分析 微机电系统
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用于MEMS微镜激光跟瞄的扩角镜头研究
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作者 张鹏程 汪洋 +7 位作者 李安娜 黄昊 张程 张家昌 张永贵 王栎皓 刘艺晨 武震宇 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期120-130,共11页
MEMS微镜是小型化激光跟瞄系统的关键组件。系统通过控制MEMS微镜使激光偏转,并由光电探测器收集信号,可以实现对目标的稳定跟踪和瞄准。然而MEMS准静态微镜的扫描视场角较小,这限制了对目标的大视场跟踪能力。为了解决MEMS微镜扫描视... MEMS微镜是小型化激光跟瞄系统的关键组件。系统通过控制MEMS微镜使激光偏转,并由光电探测器收集信号,可以实现对目标的稳定跟踪和瞄准。然而MEMS准静态微镜的扫描视场角较小,这限制了对目标的大视场跟踪能力。为了解决MEMS微镜扫描视场较小的问题,基于伽利略扩角光路,针对小型化、后扫描光路、易加工等需求,设计了一款小型化跟瞄扩角镜头。首先,采用光束发散角和高斯拟合误差等指标,结合光束质量分析仪,对比了激光在扩角前后的光束质量,分析了扩角镜头对光束质量的影响;其次,基于搭建的扩角镜头表征装置,对比理论计算与仿真模型,分析了扩角结果;最后,结合MEMS准静态微镜和扩角镜头,对比了扩角前后的激光扫描图案。实验结果表明:设计的扩角镜头具有约2.88倍的扩角放大率,扩角线性度小于0.7%,且扩角前后激光光束质量无明显变化,扩角后发散全角控制在2 mrad以内。该项研究成果有助于推动小型化MEMS微镜激光跟踪瞄准系统的性能提升。 展开更多
关键词 压电微镜 微机电系统技术 激光跟踪瞄准 扩角镜头 伽利略光路
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基于SOI-MEMS工艺的新型电容式三轴MEMS加速度计
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作者 钟恺韬 韩国威 +1 位作者 赵永梅 宁瑾 《微纳电子技术》 2025年第10期85-94,共10页
设计了一种新型的电容式三轴微机电系统(MEMS)加速度计,该加速度计使用单器件内分立三个质量块方案实现三轴检测。提出了该加速度计基本构型与弹簧梁结构,并在结构中加入自检测与限位防撞结构。通过仿真软件对所设计器件的谐振频率与电... 设计了一种新型的电容式三轴微机电系统(MEMS)加速度计,该加速度计使用单器件内分立三个质量块方案实现三轴检测。提出了该加速度计基本构型与弹簧梁结构,并在结构中加入自检测与限位防撞结构。通过仿真软件对所设计器件的谐振频率与电容灵敏度等进行仿真。仿真结果表明,该加速度计可实现三轴检测且具有较高的灵敏度。所设计的梁结构可有效隔绝77%的位移扰动,驱动结构可实现自检测功能,限位防撞装置可确保器件安全工作。使用Bosch刻蚀工艺及气相氢氟酸(VHF)工艺完成基于绝缘体上硅(SOI)样片的器件制作。最后,对制作完成的器件进行性能测试,得到加速度计的标度因数为513270LSB/g,表明加速度计具有较高的数字输出灵敏度。器件X轴、Y轴、Z轴均方根(RMS)噪声分别为0.23、0.25和0.29mg,噪声信号功率谱密度分别为26、29和33μg/√Hz,偏置不稳定性分别为10.62、11.75和12.00μg,表明该加速度计具有较低的噪声水平和较高的三轴检测精度。 展开更多
关键词 微机电系统(MEMS)加速度计 电容式 三轴检测 绝缘体上硅(SOI)-MEMS工艺 自检测
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Chaos and Nonlinear Feedback Control of the Arch Micro-Electro-Mechanical System 被引量:3
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作者 LUO Shaohua LI Shaobo TAJADDODIANFAR Farid 《Journal of Systems Science & Complexity》 SCIE EI CSCD 2018年第6期1510-1524,共15页
This paper addresses a nonlinear feedback control problem for the chaotic arch micro- electro-mechanical system with unknown parameters,immeasurable states and partial state-constraint subjected to the distributed ele... This paper addresses a nonlinear feedback control problem for the chaotic arch micro- electro-mechanical system with unknown parameters,immeasurable states and partial state-constraint subjected to the distributed electrostatic actuation.To reflect inherent properties and design controller, the phase diagrams,bifurcation diagram and Poincare section are presented to investigate the nonlinear dynamics.The authors employ a symmetric barrier Lyapunov function to prevent violation of constraint when the arch micro-electro-mechanical system faces some limits.An RBF neural network system integrating with an update law is adopted to estimate unknown function with arbitrarily small error. To eliminate chaotic oscillation,a neuro-adaptive backstepping control scheme fused with an extended state tracking differentiator and an observer is constructed to lower requirements on measured states and precise system model.Besides,introducing an extended state tracking differentiator avoids repeated derivative for the virtual control signal associated with conventional backstepping.Finally,simulation results are presented to illustrate feasibility of the proposed scheme. 展开更多
关键词 ARCH micro-electro-mechanical system CHAOS SUPPRESSION Neuro-adaptive BACKSTEPPING nonlinear FEEDBACK control uncertainty.
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IHBA-VMD联合改进小波阈值的滑坡深部变形监测数据降噪
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作者 陈光富 陈鸣玖 黄春鹏 《中国公路学报》 北大核心 2025年第10期62-74,共13页
针对滑坡深部变形微机电监测信号存在的随机噪声问题,提出一种联合改进的蜜獾算法(Improved Honey Badger Algorithm,IHBA)、变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)及改进小波阈值的降噪方法。首先在传统蜜獾算法中引入Ten... 针对滑坡深部变形微机电监测信号存在的随机噪声问题,提出一种联合改进的蜜獾算法(Improved Honey Badger Algorithm,IHBA)、变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)及改进小波阈值的降噪方法。首先在传统蜜獾算法中引入Tent混沌映射、WOA螺旋搜索机制和Levy飞行策略,利用改进的HBA算法对VMD分解的2个关键参数K和α进行寻优,得到最优参数组合,并将其代入VMD将含噪信号分解为多个本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMFs),计算每个IMF的方差贡献率以初步筛选滤除贡献率小的分量。其后结合相关系数将剩余分量细分为有效分量、含噪分量和噪声分量。改进小波阈值函数算法,设置高精度模四次方处理法克服传统阈值函数存在恒定偏差的缺陷,利用改进小波阈值算法对含噪分量进行降噪处理。最后将降噪分量与有效分量重构为降噪信号。仿真模拟试验结果显示该方法与常用降噪方法相比SNR最高(28.7642),RMSE最小(0.0101);同时开展滑坡深部变形实测信号降噪对比分析,结果表明,所提出的新方法得到的RMSE和RVR最小,NM和SNR最高,SER均在99%以上,高效降噪同时有效保留原始信号细节特征,显著提高了滑坡深部变形微机电监测数据的精度与可靠性,展现出良好应用前景。 展开更多
关键词 路基工程 滑坡深部变形监测 蜜獾算法 变分模态分解 小波阈值 微机电系统 降噪
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卡尔曼滤波参数自适应寻优算法研究
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作者 徐郁盛 李虎 +2 位作者 姜旭 郭子龙 王伟 《自动化仪表》 2025年第8期52-57,共6页
无驱动微机电系统(MEMS)陀螺仪姿态解算时,受工作环境噪声影响,难以准确评估系统噪声和测量噪声的统计特性,导致滤波效果差。为此,设计了一种可以在复杂系统环境中应用的卡尔曼滤波参数自适应寻优算法。依据陀螺仪姿态解算对滤波算法实... 无驱动微机电系统(MEMS)陀螺仪姿态解算时,受工作环境噪声影响,难以准确评估系统噪声和测量噪声的统计特性,导致滤波效果差。为此,设计了一种可以在复杂系统环境中应用的卡尔曼滤波参数自适应寻优算法。依据陀螺仪姿态解算对滤波算法实时性和曲线平滑度的需求,采用滤波实时性和曲线曲率作为评价函数,并使用逼近迭代方法获取最优的系统噪声和测量噪声。通过数学仿真和半实物仿真试验证明了该算法的优越性。该算法实现了卡尔曼滤波器关键参数的自主获取,提升了滤波的实时性以及滤波曲线的平滑度。 展开更多
关键词 卡尔曼滤波器 微机电系统 曲率 自适应 平滑度 实时性
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