摘要：介绍了基于压电陶瓷底座激励方法的发展现状,总结了激励方法在具体实现方式上存在的问题。压电陶瓷在工作过程中会受到横向剪切力作用,导致压电陶瓷的损坏;弹性底座反复变形会导致微结构脱落。设计了一种由带有球冠状凹槽的上联接块和带有球冠状凸起的下联接块组成的点接触式可动底座结构,并设计了一种由圆柱安装体和三个安装臂组成的弹性底座,制作了基于压电陶瓷的底座激励装置,搭建了微结构动态特性测试系统,并对两种微结构的动态特性进行了测试实验,结果表明改进后的压电陶瓷底座激励装置可以有效的实现对微结构的激励。

摘要：针对压电陶瓷底座激励装置中可动底座结构的实现方式和微结构的安装可靠性问题进行了研究,设计了一种由上联接块、钢球和下联接块组成的点接触式可动底座结构,以及一种带有L型支撑臂的弹性支承件,制作了基于压电陶瓷的底座激励装置,搭建了MEMS微结构动态特性测试系统,对激励装置的激振性能进行了测试实验,也对3种典型微悬臂梁的动态特性进行了测试实验。研究结果表明:所设计的激励装置能够使底座结构进行自适应调节,微结构安装区域的变形量也被大幅降低了,激励带宽可达到90 kHz,具备良好的激振性能。

摘要：对单晶硅微悬臂梁在高温环境下的动态特性进行了理论分析,研制了高温环境下的MEMS动态特性测试系统,采用压电陶瓷作为底座激励装置的驱动源,设计了一个可动的机构,解决了压电陶瓷在高温环境下使用的难题;通过激励装置进行冲击激励,使用激光多普勒测振仪对微悬臂梁的振动响应进行检测,对微悬臂梁受冲击后的时域信号进行分析,获得微悬臂梁的谐振频率。利用研制的高温环境下MEMS动态特性测试系统,在室温至300℃的温度环境下对单晶硅微悬臂梁的动态特性进行了测试,结果表明随着温度的升高其谐振频率会有轻微的减小,验证了理论分析的结果。

摘要：目的在提高轴承滚子表面质量的基础上获得具有一定凸度的表面轮廓。方法将自主搭建的电化学机械加工(electrochemical mechanical machining,ECMM)平台用于轴承滚子的表面加工,采用中性NaNO_3水溶液作为电解液,设计了L_9(3~4)的正交实验,使用表面粗糙度测量仪对实验前后轴承滚子的表面粗糙度Ra、轮廓最大高度Rz和轮廓凸度进行测量和分析,并利用实验数据分析影响表面粗糙度和凸度的各因素和水平。结果经过ECMM加工后,轴承滚子表面粗糙度Ra值由加工前的0.0874μm降低至0.0247μm,轮廓最大高度Rz值由加工前的0.772μm降低至0.238μm,轮廓凸度由原来的平直表面增加到最大值43.3μm。对于表面粗糙度,电流密度的影响最显著,各因素最佳水平为:电流密度5 A/cm^2,机械作用压力0.20 MPa,运动速度0.24 m/s,磨具号数1000#。对轮廓凸度,电流密度的影响最显著,各因素最佳水平为:电流密度5 A/cm^2,运动速度0.21 m/s,磨具号数2000#,机械作用压力0.20 MPa。结论 ECMM加工方法适用于轴承滚子的加工,可在一次加工中同时提高滚子的表面质量并获得一定凸度的表面轮廓。加工参数对表面质量和凸度影响最大的因素是加工电流密度,优先选择较大加工电流密度的同时要合理选择其他加工参数。

摘要：研制了低温环境下MEMS动态特性测试系统。对低温环境的产生及其关键问题、低温环境下的激励方法、信号检测方法,及高速数据采集方法进行了初步研究。采用半导体冷阱产生低温环境,为防止低温下结霜对测试精度造成影响,测试在真空环境中进行。研制了基于压电陶瓷的底座激励装置,用于低温环境下对微器件激励。采用2种方法用于低温环境下微器件振动响应信号的检测,一种是采用内置敏感元件的方法,被测微器件受到激励后自身输出信号,经高速数据采集单元采集进入计算机;另一种是采用激光多普勒测振仪在低温环境外部进行检测。以LabVIEW为平台开发了测试系统控制软件,实现了微器件激励、数据采集、存储自动化。对系统的总体设计、硬件组成、系统功能、实验研究等方面作出了详细阐述。

摘要：设计了两步微反应器,对影响反应的几何参数进行了优化。对于微反应器的混合单元,设计了内肋型障碍物结构,用于产生混沌对流,促进样品混合。利用基于有限元原理的数值模拟软件分别对混合单元的障碍物与微通道的高宽比、障碍物宽度与间距的比值和障碍物的宽度进行设计与优化。采用蜿蜒通道作为微反应器的反应单元,研究了反应单元长度、反应时间与初始浓度对反应的影响。以葡萄糖氧化反应为例,设计了一个两步微反应器。

摘要：为了能够在较高的温度环境中测试MEMS微结构的机械模态参数，本文提出了一种以高压电容空气放电为手段，以激波冲击为特征的底座激励方法。阐述了基于激波的底座冲击方法的原理和具体实现方式，并分析了放电电容、回路电阻、回路电感等参数与激振装置激励能力的关系。设计并研制了可应用在室温环境中的MEMS微结构动态测试装置，并在此基础上研制了高温环境微结构动态测试系统，系统中使用基于激波的底座冲击激励装置对微结构进行激励，采用激光多普勒测振仪获取微结构的振动响应信号。分别测试了两种尺寸的单晶硅微悬臂梁在室温-500％温度环境下的动态特性，结果表明微悬梁的谐振频率随温度的升高而减小，并呈近似线性关系，与其他研究人员的研究结果有很好的一致性，验证了基于激波的底座冲击激励方法的可行性。