检索结果-内蒙古大学图书馆

光学精密工程 2011年第4期19卷 820-827页

作者：张鹏张宇峰张博刘晓为哈尔滨工业大学MEMS中心黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对自呼吸微型直接甲醇燃料电池阴极氧气传质效率低和性能差等问题,对微型直接甲醇燃料电池阴极集流板多孔结构进行了设计和实验研究。通过建立甲醇燃料电池阴极模型,分析了集流板开孔形状和开孔率的变化对电池性能的影响,指出开孔形... 详细信息

针对自呼吸微型直接甲醇燃料电池阴极氧气传质效率低和性能差等问题,对微型直接甲醇燃料电池阴极集流板多孔结构进行了设计和实验研究。通过建立甲醇燃料电池阴极模型,分析了集流板开孔形状和开孔率的变化对电池性能的影响,指出开孔形状对阴极电流几乎没有影响,开孔率在一定范围内变化时阴极电流变化较小。然后对得出的结果进行了实验验证。提出了一种具有平行沟道的阴极集流板多孔结构,通过对阴极氧气浓度、速度和电流密度的模拟仿真,说明了提出的结构可以有效改善氧气传质和提高电池性能。利用微精密加工技术实现了有效面积为8mm×8mm的自呼吸微型直接甲醇燃料电池,室温下测试显示,当甲醇溶液浓度为1mol/L,流速为1ml/min时,最大输出功率达到11mW/cm2,为便携式微能源系统的应用开发奠定了基础。

关键词：微型直接甲醇燃料电池阴极集流板自呼吸平行沟道

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基于555多谐振荡器检测的碳纳米管湿敏传感器

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光学精密工程 2011年第1期19卷 118-123页

作者：赵振刚刘晓为王鑫金海燕谭晓昀哈尔滨工业大学MEMS中心黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学微系统与微结构加工教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对使用仪器检测电容型碳纳米管湿度传感器的电容信号不利于传感器的使用与推广问题,提出了一种基于555多谐振荡式电路检测的电容型碳纳米管湿度传感器。首先,分析了传感器工作原理以及检测电路的检测原理,设计并制作了电容型碳纳米管... 详细信息

针对使用仪器检测电容型碳纳米管湿度传感器的电容信号不利于传感器的使用与推广问题,提出了一种基于555多谐振荡式电路检测的电容型碳纳米管湿度传感器。首先,分析了传感器工作原理以及检测电路的检测原理,设计并制作了电容型碳纳米管湿度传感器;然后,分别使用仪器及检测电路对传感器进行测试;最后,对传感器响应时间进行了测试与分析。实验结果表明,该传感器在环境相对湿度从11%变化到97%过程中,电容相对灵敏度为905%,输出频率相对灵敏度为889%,两者较为吻合,表明该电路能很好地将电容信号转化为频率信号输出。另外,传感器对湿度的响应时间约为4 s,恢复时间约为18 s,功耗约为12 mW,具有功耗低、响应速度快等优点。

关键词：碳纳米管湿度传感器多谐振荡器频率输出

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毛细管电泳非接触电导检测电极结构的设计

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光学精密工程 2011年第5期19卷 1068-1074页

作者：张海峰邵宪辉刘晓为王蔚哈尔滨工业大学MEMS中心黑龙江哈尔滨150001 微系统与微结构制造教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对毛细管电泳非接触电导检测电极间的寄生电容对检测信号的影响,研究了非接触电导检测器检测电极的结构。采用边界元素法研究了毛细管电泳非接触检测电极间的寄生电容,通过静电场软件仿真了两电极之间的电场分布,优化了非接触电导检... 详细信息

针对毛细管电泳非接触电导检测电极间的寄生电容对检测信号的影响,研究了非接触电导检测器检测电极的结构。采用边界元素法研究了毛细管电泳非接触检测电极间的寄生电容,通过静电场软件仿真了两电极之间的电场分布,优化了非接触电导检测的电极结构。根据仿真结果提出了一种三明治式电极结构,其有效电极长度为200μm,解决了传统电极结构寄生电容较大的问题,也克服了传统三电极结构检测电极易于折断的缺点。实验和仿真结果表明,相对于传统的电极结构,三明治式电极结构检测器的寄生电容为10-15 F,减小了一个数量级。另外,该检测器在220V/cm的分离场强下两种无机离子可在40s内实现完全的分离检测。得到的结果显示三明治式电极结构适合于毛细管电泳非接触电导检测,可以提高非接触电导检测法的灵敏度。

关键词：毛细管电泳非接触电导检测边界元素法电极结构仿真

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自呼吸式微型直接甲醇燃料电池的设计与性能分析

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纳米技术与精密工程 2011年第5期9卷 432-435页

作者：张博张宇峰苑振宇张涛刘晓为哈尔滨工业大学MEMS中心哈尔滨150001 微系统与微结构制造教育部重点实验室哈尔滨150001

为了提高燃料电池的机械强度并降低加工成本,设计了一种基于不锈钢材料的空气自呼吸式微型直接甲醇燃料电池(DMFC).采用高温微型冲压技术制作电池的极板,并在其表面溅射Au和TiN来防止电化学腐蚀和减少接触电阻.在不同运行参数条件下对... 详细信息

为了提高燃料电池的机械强度并降低加工成本,设计了一种基于不锈钢材料的空气自呼吸式微型直接甲醇燃料电池(DMFC).采用高温微型冲压技术制作电池的极板,并在其表面溅射Au和TiN来防止电化学腐蚀和减少接触电阻.在不同运行参数条件下对电池进行性能和稳定性的测试,结果表明阳极流速、甲醇浓度以及工作温度等均对电池性能有较明显的影响.该自呼吸式微型直接甲醇燃料电池在室温(20℃)条件下最高功率密度达到23.38 mW/cm2,并在温度40℃时可稳定地长时间工作,具有一定的应用价值.

关键词：自呼吸直接甲醇燃料电池极板最高功率密度

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四阶Sigma-Delta微加速度计系统设计与分析

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哈尔滨工业大学学报 2011年第7期43卷 38-41页

作者：刘晓为刘云涛姜一鸣尹亮哈尔滨工业大学MEMS中心哈尔滨150080 哈尔滨工业大学微系统与微结构教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001

为了降低Sigma-Delta(ΣΔ)微机械加速度计量化噪声,提高系统分辨率,完成了一种单环四阶ΣΔ微加速度计的分析与设计,建立了系统的线性模型,并在此基础上,采用根轨迹法分析了系统稳定性.理论分析表明所建立的四阶ΣΔ微加速度计系统在... 详细信息

为了降低Sigma-Delta(ΣΔ)微机械加速度计量化噪声,提高系统分辨率,完成了一种单环四阶ΣΔ微加速度计的分析与设计,建立了系统的线性模型,并在此基础上,采用根轨迹法分析了系统稳定性.理论分析表明所建立的四阶ΣΔ微加速度计系统在噪声特性、死区、空闲音方面都具有优良的特性.在系统级的分析与讨论基础上,实现了传感器接口电路晶体管级的设计,该电路采用0.5μm 2层多晶2层金属CMOS工艺流片,系统测试结果表明该加速度计灵敏度为1.2 V/g,非线性度为0.2%,开环噪声密度12μg/Hz1/2,闭环噪声密度80μg/Hz1/2,整体功耗为40 mW.

关键词：微加速度计 Sigma-Delta 系统级稳定性

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电容式振动传感器谐波失真自检测接口ASIC设计

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纳米技术与精密工程 2010年第6期8卷 537-544页

作者：刘晓为尹亮陈伟平王庆一周治平哈尔滨工业大学MEMS中心哈尔滨150001 微系统与微结构教育部重点实验室哈尔滨150001

为实现电容式振动传感器的谐波失真测量,针对电容式振动传感器表头设计出一种开关电容型接口ASIC芯片,采用相同电极分时复用的方法,从而避免电容敏感与静电力反馈的馈通现象.对传感器敏感电容上下极板与中间质量块间的杂散电容导致的谐... 详细信息

为实现电容式振动传感器的谐波失真测量,针对电容式振动传感器表头设计出一种开关电容型接口ASIC芯片,采用相同电极分时复用的方法,从而避免电容敏感与静电力反馈的馈通现象.对传感器敏感电容上下极板与中间质量块间的杂散电容导致的谐波失真进行了原理分析,可知传感器二次谐波与寄生电容成正比,三次谐波与寄生电容无关.提出采用电容阵列补偿、静电力平衡反馈式闭环电路结构进行传感器谐波失真抑制,并基于静电力原理提出一种新的电容式振动传感器谐波失真自检测方法,该方法无需精密振动台,仅需要低失真度电压信号源.实际测试结果显示,谐波失真检测精度可达到-83 ***芯片采用2μm CMOS工艺流片,刻度因子为1.2 V/g(g为重力加速度,g=9.8 m/s2),量程为±2g,噪声密度为3×10-6g/(Hz)～(1/2),静态功耗为40 mW.测试结果证明,该电路达到高精度微加速度计系统设计要求,可以应用到地震监测、石油勘探等领域中.

关键词：振动传感器谐波失真开关电容专用集成电路(ASIC)

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低噪声电容式mems加速度计接口专用集成电路设计(英文)

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纳米技术与精密工程 2010年第2期8卷 177-182页

作者：刘云涛刘晓为陈伟平尹亮吴群哈尔滨工业大学MEMS中心哈尔滨150001 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学微系统与微结构教育部重点实验室哈尔滨150001

为了提高mems电容式加速度计的检测分辨率,降低系统噪声,提出了一种改进的基于开关电容的闭环检测电路.该电路采用新型的电荷积分器实现电容-电压转换,对寄生电容不敏感,具有非常低的噪声,同时,降低了由于运放的有限带宽、有限增益以及... 详细信息

为了提高mems电容式加速度计的检测分辨率,降低系统噪声,提出了一种改进的基于开关电容的闭环检测电路.该电路采用新型的电荷积分器实现电容-电压转换,对寄生电容不敏感,具有非常低的噪声,同时,降低了由于运放的有限带宽、有限增益以及失调造成的影响.采用相关双采样(CDS)技术进一步消除了1/f噪声和电路中的失调.同时为了精确模拟传感器的结构部分,对结构的等效电学模型进行了改进,引入两个压控电流源,分别由互为反相的两个时钟信号控制,消除了运放失调、噪声等非理想因素产生的误差.实验制作了ASIC芯片与传感器结构的双片集成微加速度计,芯片采用0.5μmCMOS工艺流片,系统测试结果表明该闭环加速度计的灵敏度为620mV/g,非线性度为0.126%,噪声密度为24μ***-21,整体功耗为30mW.

关键词：加速度计闭环电荷积分器低噪声

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T2铜箔精密微冲孔工艺(英文)

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纳米技术与精密工程 2010年第3期8卷 263-268页

作者：徐杰郭斌单德彬王春举李明星哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室哈尔滨150080

随着微机电系统的飞速发展,微孔类零件广泛应用于生物医疗、微电子以及纺织印染等领域中,要求尺寸精度高、断面质量和重复性好,并且能够实现低成本批量制造.微冲孔技术具有传统塑性加工工艺的优点,生产效率高,工艺简单,成形件性能好和... 详细信息

随着微机电系统的飞速发展,微孔类零件广泛应用于生物医疗、微电子以及纺织印染等领域中,要求尺寸精度高、断面质量和重复性好,并且能够实现低成本批量制造.微冲孔技术具有传统塑性加工工艺的优点,生产效率高,工艺简单,成形件性能好和精度高,非常适合微型零件的低成本批量制造.针对箔板微孔类零件,设计了一套精密微冲孔模具,采用微冲孔技术研究了冲裁条件对微冲孔工艺的影响规律.结果表明,微冲孔过程与传统冲裁类似,经由弹性变形阶段和塑性剪切阶段,最后断裂分离.微孔断面分布仍然包括圆角、光亮带、断裂带和毛刺.随着相对冲裁间隙的增加,最大剪切强度先降低后逐渐增加;随着冲裁速度的增加,铜箔微冲孔过程最大冲裁力和最大剪切强度逐渐减小,微孔断面光亮带高度增加,断面质量提高.最后,在最佳的冲孔工艺即冲裁间隙为5%、冲裁速度为20mm/s的条件下冲出直径为0.4mm质量良好的微孔.

关键词：微冲孔微孔 T2 铜箔

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新型的低电压高精度电流镜设计

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微处理机 2010年第5期31卷 1-4页

作者：谭晓昀孙明王嘉琪刘晓为哈尔滨工业大学MEMS中心哈尔滨150001 微系统与微结构制造教育部重点实验室哈尔滨150001

电流镜是模拟电路当中的基本单元,其性能对整体电路的性能起着关键作用。基本电流镜不能理想复制参考源的电流,其输出电流随外界输入电压的变化而变化,且基本电流镜对输入电压存在着最小值的要求。传统的cascode电流镜虽然能够较精确的... 详细信息

电流镜是模拟电路当中的基本单元,其性能对整体电路的性能起着关键作用。基本电流镜不能理想复制参考源的电流,其输出电流随外界输入电压的变化而变化,且基本电流镜对输入电压存在着最小值的要求。传统的cascode电流镜虽然能够较精确的复制参考源电流,但是仍然存在着对输入电压最小值的要求,该值大约为2Von。为了对基本电流镜的两个缺陷进行改进,提出了一种新型的低电压高精度电流镜结构,该电流镜能够理想的复制参考源电流,其输出电流对外界输入电压不敏感。通过仿真得出,op1和op2的低频增益为83dB,带宽为7.9MHz,最小输入电压大约可以减小到大约25mV,其输出电流对电压的斜率slope=0。

关键词：低电压电流镜放大器

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电容式加速度计中的新型放大器设计

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微处理机 2010年第4期31卷 22-25页

作者：刘晓为王闯尹亮哈尔滨工业大学MEMS中心哈尔滨150001 微系统与微结构教育部重点实验室哈尔滨150001

采用0.5μm CMOS集成电路工艺,设计出一种应用于电容式加速度计中的新型低失调、低功耗放大器。分析了放大器对加速度计系统性能的影响,给出原有放大器的不足之处。新型放大器由三级组成,第一级与第二级是标准的差分输入单端输出放大器... 详细信息

采用0.5μm CMOS集成电路工艺,设计出一种应用于电容式加速度计中的新型低失调、低功耗放大器。分析了放大器对加速度计系统性能的影响,给出原有放大器的不足之处。新型放大器由三级组成,第一级与第二级是标准的差分输入单端输出放大器,第三级为class-A输出级。采用共源共栅的两级高增益差分级提高了CMRR及静态失调,再通过版图技术减小动态失调,使得整体失调下降。恰当的选择差分输入管的沟道长度会得到输入参考噪声最小值。测试结果表明,放大器输入失调电压温漂为0.78μV/℃,等效输入噪声20.05nV/Hz,加速度计噪声仅为8μg/Hz,其全温区零点变化量0.5mV/℃。

关键词：电容式加速度计运算放大器失调共模抑制比

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