摘要：为了实现惯性导航或制导系统中微加速度计的动态飞行环境模拟考核,需要对精密静态离心机进行相应的机械和电气改造,并研制新的数据采集系统。文中报道了微加速度计动态离心测试数据采集系统的系统设计方案和软硬件实现,该系统基于虚拟仪器架构,可同时测试4只模拟或数字输出的微加速度计。误差分析表明:微加速度计输出电压为+2.5～-2.5 V时,综合测量精度优于2.5 mV;输出电压为+12.5～-12.5 V时,综合测量精度优于12.5 mV;采样时间间隔为20 ms时,各采样点与离心机控制器的同步性误差小于0.1 ms。

摘要：本文设计并制作了一种用于Ka波段分布式MEMS传输线(DMTL)移相器的MEMS电容式并联开关.通过理论计算和工程经验,大致定义了开关的结构尺寸.采用HFSS软件建立了开关的三维电磁场模型并优化了关键结构参数.仿真表明:开关在Ka波段插入损耗小于0.15 dB,回波损耗大于15 dB.采用CoventorWare软件进行了开关的机电耦合仿真,得出其驱动电压为2.1 V.为了满足流片单位表面微加工工艺的约束,对开关的设计版图和微加工工艺进行了多轮改进,得到初步的MEMS电容式并联开关工艺样品.单个MEMS开关的动态特性测试结果表明:施加36 V驱动电压时,微桥下拉的高度约为2μm.测得的36 V驱动电压与初始设计的2.1 V有较大的差异,原因在于限于流片单位的工艺约束,临时修改了结构设计,主要变化是增加了微桥的高度以及微桥(即上电极)与下电极之间的初始间距.

摘要：传统微机械陀螺的扫频测试一般采用价格昂贵的通用测试仪,其存在测试成本高、效率低等缺点。设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的手持扫频测试仪,能够自动进行扫频测试并求取被测微机械陀螺的谐振频率与品质因数,通过手动调节直流偏置电压大小的方式进行直流扫频测试,在自身的显示屏上绘制相关特性曲线。采用直接数字合成技术产生交流驱动信号,利用最小二乘拟合算法快速定位谐振频率点的大致位置,可以缩短测试时间、提高测试效率。应用测试表明,手持式微机械陀螺扫频测试仪能够快速、准确地完成微机械陀螺扫频测试,测试结果与传统测试方式吻合很好。

摘要：热温差型微流量传感器的性能受多个因素的影响,如环境温度的变化、供电电源的波动、加热电阻的冷却和导线电阻的引入等。通过ANSYS软件对环境温度及加热电阻温度的改变进行了有限元仿真,发现当两者的温度差值为恒定值时,传感器的输出信号偏差较小。从环境温度与加热电阻温度差值恒定的思路出发,结合目前补偿方法存在的不足——导线引入误差、环境温度检测电阻的自热效应使其检测出错误的环境温度、加热电阻受被测流体冷却后使测量发生偏差以及供电电源波动的影响等,提出了一种可行的补偿方案,包括对前端信号采集电路的优化和后续单片机电路的设计,使影响流量传感器测量性能的诸多因素被削弱,且控制也更灵活。通过分析验证,在相同测试条件下,所提出的方法比常用补偿方法的测试精度高出约1.2%,误差为0.2%。

摘要：设计了一种新型电阻悬浮结构的热膜式气体流量传感器,具有测量精度高、灵敏度好、抗压能力强、微加工工艺简单等特点。采用ANSYS软件对传感器芯片在不同流速下的温度场进行了有限元仿真,得出了上下游温差与流速的关系曲线。通过比较热膜电阻非悬浮与悬浮时的导热损失和压力分布,得到了将热膜电阻悬浮的流量传感器的性能要优于一般传感器的结论,其灵敏度为一般传感器的3.6倍。分析表明,传感器的响应时间仅为0.17 ms,比一般传感器快了好几倍;流速在0～0.5 m/s和0.5～2.5 m/s时,传感器输出信号都有较好的线性度,使其能够应用于小流量和大流量的测量当中;流道高度为150μm时,流量为0～2.7 L/h。根据工艺条件和仿真结果,确定了传感器芯片的结构尺寸和微加工工艺流程。

摘要：由薄膜体声波谐振器构成的滤波器,其带宽受压电材料机电耦合系数的影响,较难实现窄带滤波器设计。使用ADS射频仿真软件设计了一种通带为1.18～1.20 GHz的窄带薄膜体声波滤波器,分别通过比较增加无源电容元件、改变串并联谐振器面积比、在压电振荡堆内增加一层非压电层和采用两个中心频率不同的薄膜体声波滤波器串联这四种方法,得出窄带薄膜体声波滤波器的优化设计方案。设计得到的滤波器突破了压电材料本身机电耦合系数限定的带宽值,实现了窄带要求,并且带外抑制以及带内插损等设计指标均满足要求。

摘要：薄膜体声波谐振器(FBAR)的谐振频率会受外界环境温度的影响而产生漂移,对于FBAR滤波器而言,这种温度-频率漂移特性会导致其中心频率、插入损耗、带内纹波等性能发生变化,降低其在电学应用中的可靠性。应用ANSYS有限元分析软件,对一个典型Mo-AlN-Mo结构的FBAR进行温度-频率漂移特性的仿真,在-50^+150℃温度范围内得到其温度频率系数为-33.6×10-6/℃。通过在FBAR结构中添加一层正温度系数的补偿层,分析了补偿层厚度对FBAR温度-频率漂移特性、谐振频率和机电耦合特性的影响。设计的温度补偿FBAR其温度频率系数为0.872×10-6/℃,比未添加补偿层时有很大改善。

摘要：为了完成所研制的MEMS气体流量传感器样品的流量测试与标定,设计制作了一种由标准流量发生器和传感器信号读出与数据采集电路组成的简易流量测试装置。标准流量发生器由注射器和可更换的砝码组成,利用不同的砝码配重,在注射器出气口产生合适的恒定气体流速。通过理论分析和Ansys有限元数值仿真,验证了简易标准流量发生器的可行性。传感器信号读出与数据采集电路基于内建多路A/D转换器的单片机实现,具有传感器加热电阻器的恒温控制、流量信号的数字检测和显示的功能。采用该简易流量测试装置对自行研制的MEMS气体流量传感器进行了流量测试与标定,获得了待测器件的标定参数、传感器流量测量的绝对误差和相对误差。

摘要：传统呼啦圈为实体产品,体积大,不易随身携带,使用不当有可能损害身体健康。设计了一种基于微加速度计的新型虚拟呼啦圈,能够将腰部的扭动转化为同步的LED点阵屏转动,采用带有微加速度计的信号检测模块对腰部扭动的加速度数据进行采集和预处理,处理后的数据通过射频通信方式发送给显示模块,显示模块显示相关的运动参数以及与腰部扭动同步的LED点阵屏转动,以实现一种虚拟转呼啦圈的效果。该虚拟呼啦圈具有体积小、无损健康等特点,能达到与传统呼啦圈类似的运动目的。

摘要：机械应力和自热效应是影响空腔型薄膜体声波谐振器(FBAR)功率容量的主要因素。采用ANSYS对声波纵向振荡产生的机械应力进行了结构仿真,发现应力主要集中在空气腔结构附近;对压电薄膜逆压电效应功率损耗产生的自热效应进行了热仿真,发现空气腔和支撑层阻碍了热量向衬底传导。提出了提高器件功率容量的优化设计:为了减小应力集中,可以减小空气腔的深度以限制声波振荡产生的纵向位移;为了提高散热能力,可以将空气腔的深度减小并选取导热系数大的支撑层。优化设计的仿真验证结果表明:空气腔附近的应力集中面积明显减小,最大应力值由16.6 GPa下降到12.8 GPa;同样施加6 mW的功率,器件内部最高温度由113°C下降到56°C;优化设计的空腔型FBAR,功率容量得到了显著提高。