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机械工程学报 2020年第13期56卷 50-59页

作者：戴荣于海涛王权江苏大学机械工程学院镇江212013 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050

研究了基于Duffing振子系统的微弱信号检测在谐振式微悬臂梁传感器中的应用。根据待测信号频率的不同,通过时间尺度变换建立了任意频率下的Duffing振子数学模型。利用RHR改进算法求解最大Lyapunov指数,并确定系统相变临界阈值,通过监测... 详细信息

研究了基于Duffing振子系统的微弱信号检测在谐振式微悬臂梁传感器中的应用。根据待测信号频率的不同,通过时间尺度变换建立了任意频率下的Duffing振子数学模型。利用RHR改进算法求解最大Lyapunov指数,并确定系统相变临界阈值,通过监测最大Lyapunov指数符号的变化来检测微弱谐振信号。详细介绍了两种幅值检测算法,通过试验验证了减法算法比加法算法更具优越性,不受大范围幅值的影响。评价了Duffing振子系统在不同噪声水平下检测微弱谐振信号的能力,添加噪声方差0.0001和0.001后,检测相对误差控制在0.0052%以内;当添加噪声方差到0.01时,原有Duffing方程模型无法检测到最大Lyapunov指数符号的变化,检测失效。最后,通过改变原有Duffing方程非线性恢复力项系数,在添加噪声方差到0.5时,依然能够通过求取所测信号频率的平均值准确提取微弱谐振信号。

关键词： Duffing振子系统微弱信号检测谐振式微悬臂梁传感器 RHR改进算法最大Lyapunov指数

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考虑微加工误差的微机械陀螺的健壮性优化

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航空学报 2007年第6期28卷 1499-1505页

作者：姜涛善盈盈王安麟焦继伟同济大学机械工程学院上海200092 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050

为减小微加工误差对音叉振动式微机械陀螺设计性能的影响、提高其批量性能稳定性,以对其加工后性能变异影响最大的若干关键参数为设计变量,在分析了几何约束条件、模态性能约束条件、基于模态的加工灵敏度约束条件的基础上建立了微机械... 详细信息

为减小微加工误差对音叉振动式微机械陀螺设计性能的影响、提高其批量性能稳定性,以对其加工后性能变异影响最大的若干关键参数为设计变量,在分析了几何约束条件、模态性能约束条件、基于模态的加工灵敏度约束条件的基础上建立了微机械陀螺健壮性优化的数学模型。在无需事先知道微机械陀螺尺寸/性能的详尽统计信息的条件下,采用一阶摄动技术和遗传算法实现了微机械陀螺的健壮性优化设计。

关键词：微机械陀螺健壮性优化微加工误差固有频率数学模型

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基于微机电系统的法布里珀罗可调光滤波器

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中国激光 2017年第6期44卷 224-232页

作者：郭智慧李拥华杨恒钟少龙上海大学理学院上海200000 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200000

为实现调谐范围宽、调谐速度快、带宽窄、驱动电压低以及可批量化生产的可调光学滤波器,提出了一种新型微机电系统(MEMS)可调光学滤波器。由高反射率可动光学镜面与准直扩束光纤端面组成法布里-珀罗(F-P)腔。通过静电驱动改变F-P腔的腔... 详细信息

为实现调谐范围宽、调谐速度快、带宽窄、驱动电压低以及可批量化生产的可调光学滤波器,提出了一种新型微机电系统(MEMS)可调光学滤波器。由高反射率可动光学镜面与准直扩束光纤端面组成法布里-珀罗(F-P)腔。通过静电驱动改变F-P腔的腔长以调整滤波器的输出光波长,分析了可调光学滤波器的波长调谐原理和静电驱动原理,给出了器件的结构参数和综合设计考虑。利用体硅加工工艺成功制作了可调光学滤波器样品,并进行了实验测试。实验结果表明,通过改变准直扩束光纤的初始位置,3dB带宽与自由谱域之间具有可调性。该可调光学滤波器兼备了MEMS技术与光纤技术的优点,并且结构紧凑、工艺简单、驱动电压低,可用于光通信等场合。

关键词：光纤光学微机电系统法布里-珀罗腔可调光滤波器静电驱动

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力反馈微加速度计的准静态和阶跃响应模型

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机械工程学报 2004年第10期40卷 102-108页

作者：车录锋徐志农熊斌王跃林中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050 浙江大学机械与能源工程学院杭州310027

对于微机械电容式加速度计,为了检测微小电容变化,必须引入交直流电压驱动信号,然而该静电力的存在显著影响传感器的最大可靠工作范围。对准静态惯性信号和阶跃惯性信号,深入研究了力反馈加速度计的可靠工作范围,建立了不同偏压配置的... 详细信息

对于微机械电容式加速度计,为了检测微小电容变化,必须引入交直流电压驱动信号,然而该静电力的存在显著影响传感器的最大可靠工作范围。对准静态惯性信号和阶跃惯性信号,深入研究了力反馈加速度计的可靠工作范围,建立了不同偏压配置的驱动信号对引起吸合失效的临界加速度信号的影响模型。研究结果表明静电力对阶跃信号的影响要比准静态信号大,动态工作条件下所能承受的最大阶跃加速度信号比准静态信号要小一个数量因子。对于双边驱动的力反馈加速度计,正正偏压配置或正负偏压配置可以最大程度地减小驱动信号引起的传感器吸合失效,从而增大可靠工作范围;而负负偏压配置或负正偏压配置增大了驱动信号效应,从而大大减小了可靠工作范围。

关键词：加速度计静电力偏置电压极性反馈

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基于溶出伏安法的铋微阵列电极检测饮料中的铅和镉

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分析化学 2011年第11期39卷 1748-1752页

作者：刘德盟金妍金庆辉赵建龙中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室中国科学院研究生院

建立了基于溶出伏安法的铋微阵列电极检测饮料中重金属的方法。该传感器采用三电极体系,铋微阵列电极为工作电极,铂薄膜电极为对电极,Ag/AgCl电极为参比电极。铋是一种低毒的重金属,采用铋作为反应物质可以使检测过程更加安全。微阵列... 详细信息

建立了基于溶出伏安法的铋微阵列电极检测饮料中重金属的方法。该传感器采用三电极体系,铋微阵列电极为工作电极,铂薄膜电极为对电极,Ag/AgCl电极为参比电极。铋是一种低毒的重金属,采用铋作为反应物质可以使检测过程更加安全。微阵列电极具有高通量测定、便于微型化、抗干扰性等优点。实验表明,该传感器可同时检测出Pb2+和Cd2+,检出限分别为0.067和0.064 mg/L,且具有很好的重复性。此传感器用于检测橙汁中的Pb2+和Cd2+,结果令人满意。

关键词：铋阵列电极重金属离子铅镉溶出伏安法

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基于MEMS微镜的可调光学衰减器

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光电子．激光 2012年第12期23卷 2287-2291页

作者：刘英明徐静钟少龙翟雷应吴亚明中国科学院上海微系统与信息技术研究所微系统技术重点实验室传感技术联合国家重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100039

设计并制作了一种基于微光机电系统(MEMS)微镜的可调光衰减器(VOA)。其中微镜的谐振频率为11.26kHz,采用垂直梳齿驱动器驱动。微镜采用体硅微加工工艺在绝缘体上硅(SOI)片上制作。采用制作的微镜和双光纤准直器装配成VOA,衰减器在扭转... 详细信息

设计并制作了一种基于微光机电系统(MEMS)微镜的可调光衰减器(VOA)。其中微镜的谐振频率为11.26kHz,采用垂直梳齿驱动器驱动。微镜采用体硅微加工工艺在绝缘体上硅(SOI)片上制作。采用制作的微镜和双光纤准直器装配成VOA,衰减器在扭转角度为0.3°时驱动电压只有4.4V,开启和关断时的响应时间分别为1.67ms和2.74ms,插入损耗为0.6dB,最大衰减值为40dB。

关键词：可调光衰减器(VOA) 微光机电系统(MEMS) 微镜垂直梳齿驱动器

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微桥法研究低应力氮化硅力学特性及误差分析

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机械强度 2003年第4期25卷 395-400页

作者：宗登刚王钻开陆德仁王聪和中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050 香港理工大学应用物理系

用微机械悬桥法研究低应力氮化硅薄膜的力学性能。对符合弹性验则的微桥进行测试 ,在考虑衬底变形的基础上 ,利用最小二乘法对其载荷—挠度曲线进行拟合 ,得到低应力lowpressurechemicalvapourdeposited (LPCVD)氮化硅的弹性模量为 3 14... 详细信息

用微机械悬桥法研究低应力氮化硅薄膜的力学性能。对符合弹性验则的微桥进行测试 ,在考虑衬底变形的基础上 ,利用最小二乘法对其载荷—挠度曲线进行拟合 ,得到低应力lowpressurechemicalvapourdeposited (LPCVD)氮化硅的弹性模量为 3 14 .0GPa± 2 9.2GPa ,残余应力为 2 65 .0MPa± 3 4.1MPa。探讨梯形横截面对弯曲强度计算和破坏发生位置的影响 ,得到低应力氮化硅的弯曲强度为 6.9GPa± 1.1GPa。对微桥法测量误差的分析表明 ,衬底变形。

关键词：微电子机械系统低压化学气相沉积氮化硅弹性模量残余应力弯曲强度微机械悬桥法误差分析

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以金属有机骨架材料ZIF-8为固定相的硅基微气相色谱柱

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高等学校化学学报 2021年第6期42卷 1736-1741页

作者：赵阳洋刘启勇陈泊鑫赵斌周海梅李昕欣郑丹冯飞上海应用技术大学化学与环境工程学院上海201418 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050

基于微机电技术制备了一种含有椭圆微柱阵列的半填充柱;采用水热法合成了一种金属有机骨架材料ZIF-8,将其涂敷在微色谱柱的微沟道内壁上作为固定相.在30℃恒温下对芯片的分离性能进行了测试,结果表明,以ZIF-8为固定相的微色谱柱可以在7... 详细信息

基于微机电技术制备了一种含有椭圆微柱阵列的半填充柱;采用水热法合成了一种金属有机骨架材料ZIF-8,将其涂敷在微色谱柱的微沟道内壁上作为固定相.在30℃恒温下对芯片的分离性能进行了测试,结果表明,以ZIF-8为固定相的微色谱柱可以在75 s内实现甲烷、乙烷和丙烷(C1~C3)的基线分离,其中甲烷-乙烷的分离度达到了2.23,与以介孔硅为固定相的微色谱柱相比提高了99%;甲烷、乙烷的峰面积以及甲烷-乙烷分离度重复性的相对标准偏差均小于3%.以上结果表明,以ZIF-8为固定相的微色谱柱在针对油田气实时分离的便携式微色谱系统中具有广泛的应用前景.

关键词：微色谱柱金属有机骨架材料固定相微机电系统轻烃的分离

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基于光纤检测技术的扭转敏感微机电系统加速度传感器

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中国激光 2014年第3期41卷 102-109页

作者：钟少龙龙亮李明吴亚明中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室微系统技术重点实验室上海200050 中国科学院大学北京100049 中船重工远舟(北京)科技有限公司北京100861

为实现微型化、抗电磁干扰、可长时间工作和可远距离传输的加速度传感器,提出了一种基于微机电系统(MEMS)非对称扭镜结构的光纤加速度计设计方案,并利用对角度变化非常敏感的双光纤准直器对扭镜的扭转角度变化进行检测。MEMS光纤加速度... 详细信息

为实现微型化、抗电磁干扰、可长时间工作和可远距离传输的加速度传感器,提出了一种基于微机电系统(MEMS)非对称扭镜结构的光纤加速度计设计方案,并利用对角度变化非常敏感的双光纤准直器对扭镜的扭转角度变化进行检测。MEMS光纤加速度计由MEMS非对称扭镜结构、驱动电极和双光纤准直器等组成。分析了器件的加速度敏感原理和光纤检测原理,介绍了器件综合设计考虑,并给出了器件的结构参数。利用MEMS加工技术成功制作了MEMS光纤加速度计样品。对加速度计进行了实验测试,加速度计的输出实验值与理论值吻合。测试结果表明,该加速度计量程为±2g,带宽为600 Hz,分辨率优于10-4 g,且具有良好的线性度和重复性。该MEMS光纤加速度计将MEMS敏感结构与光纤检测相结合,兼备了两者的优点,结构紧凑、制作工艺简单。

关键词：传感器微机电系统加速度计光纤传感器光纤检测微加工

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一种采用嵌套斩波技术的Σ-Δ调制器的设计

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传感技术学报 2013年第6期26卷 845-850页

作者：胡斌徐德辉熊斌中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室微系统技术国家重点实验室上海200050

针对MEMS传感器输出电压小并且频率低的特点,设计了一种低噪声嵌套斩波Σ-Δ调制器。该调制器采用单环积分器级联前馈(CIFF)结构与嵌套斩波技术结合,降低了传感器接口电路的低频噪声,并减小了CMOS电路中斩波开关引入的残余失调电压。仿... 详细信息

针对MEMS传感器输出电压小并且频率低的特点,设计了一种低噪声嵌套斩波Σ-Δ调制器。该调制器采用单环积分器级联前馈(CIFF)结构与嵌套斩波技术结合,降低了传感器接口电路的低频噪声,并减小了CMOS电路中斩波开关引入的残余失调电压。仿真结果表明,提出的嵌套调制器可以有效抑制低频噪声。采用嵌套斩波Σ-Δ调制设计,在100 Hz信号带宽内,调制器最高信噪比达到109 dB,即17.8 bits的有效位数,满足了MEMS传感器低频微弱信号检测的要求。

关键词： MEMS传感器信号处理嵌套斩波 Σ-Δ调制器微弱信号

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