摘要：基于SOI工艺的水平振动梳状硅微谐振器的品质因数Q值在真空封装下能达到105量级以上。但是在常压下,由于受到空气阻尼的影响,其Q值往往降至102量级甚至更小。增加谐振器质量可以提高Q值,但是会增大谐振器面积使绝缘层难以释放。由此提出了一种减小空气阻尼来提高水平振动谐振器Q值的方法,通过设计一系列不同形状的开孔硅微谐振器并比较其实验数据,得到最优的释放孔结构以减小谐振器所受的空气阻尼从而得到更高的Q值。该研究对水平振动谐振器结构设计有一定意义。

摘要：为实现流体壁面剪应力在线测量,设计了一种基于柔性热膜传感器的流体壁面剪应力测量系统。通过分析柔性热膜传感器作用机理,研发了基于LTZ1000电压基准的高精度恒流驱动电路,开发了基于DSP2812,AD7609的18位真差分同步高速数据采集模块,并通过温度补偿方法对传感器输出信号进行了环境温漂修正。系统性能测试表明:当流场温度在10～30℃范围变化时,剪应力测量分辨率在0～10 Pa范围内优于0.2 Pa,流体温度变化引起的系统输出信号偏差为0.6%/℃,满足实际流体壁面剪应力测量要求。

摘要：针对水下壁面剪应力的测量需求,建立了恒流模式下微型热膜传感器的剪应力测量与标定的数学模型,设计采用了扁薄矩形水槽剪应力发生装置,并在0 ～5 Pa范围内对传感器进行了测量标定实验.实验结果验证了测量与标定模型的正确性,标定实验的确定系数均超过了0.995,均方差保持在10-4量级,呈现良好的重复性与一致性,为水下壁面剪应力的测量应用奠定了重要基础.

摘要：为了进一步抑制加速度计信号带宽范围内的噪声,提出并设计了一种基于∑-△M的五阶多反馈谐振式（MFLR）微机械加速度计闭环控制系统,该系统通过增加额外的内部负反馈对量化噪声进行再一次整形.微机械加速度计结构为一种全差分式结构,在结构层厚度为60 μm、基底层厚度为400μm的SOI硅片上,经过光刻、溅射、深度反应离子刻蚀等工艺步骤加工而成.整个闭环控制系统的Matlab/Simulink模型首先被建立,然后采用“单位圆分析法”进行系统参数的设定,系统仿真显示：当输入幅值1gn、频率128Hz的加速度信号时,加速度计的噪声为-136.2 dB,与传统五阶MF结构的∑-△M闭环控制系统相比,在0 ～500 Hz信号带宽范围内的噪声降低了7.9dB.最后整个系统在四层PCB电路板上进行了功能性验证和测试.

摘要：微纳流体光波导融合了微观流体与微光学特征,能够在相同物理空间实现流体介质和微光学信息功能及结构的集成,是生物化学分析及生物传感器的关键器件。本文综述了微纳流体光波导研究现状及其在生物传感器和生物化学分析中的应用实例。论述了实现微纳流体光波导的全反射机理、多层干涉效应,抗谐振反射机理,以及基于上述机理实现的各种流体波导形式。重点分析了基于微纳流体层流效应的全流体波导,基于多层干涉效应的Bragg光波导、空心光子晶体波导、狭缝光流体波导、抗谐振反射光波导等多种波导的特点。指出狭缝光流体波导和抗谐振反射光波导具有更好的设计灵活性,且检测灵敏度高、可靠性好、易于集成制造,可望在生物传感器及微纳流体光学系统中得到更广泛的应用。

摘要：设计了一种静电激励／电容检测的硅微机械谐振压力传感器，采用改进的侧向动平衡双端固支音叉谐振器，利用基于绝缘体上硅的加工工艺制作。为了抑制压力敏感膜片受压变形时谐振器的高度变化，在谐振器固定端设计了全新的桁架结构。针对传感器检测信号微弱和同频干扰严重的特点，在芯体和接口电路设计中采取添加屏蔽电极、降低交流驱动电压幅值、差动电容检测和高频载波调制解调方案等多项措施。同时基于该接口电路设计了开环测试系统，并在常压封装条件下对传感器进行了初步性能测试。实验结果表明：其基础谐振频率为33．886kHz，振动品质因数为1222；测量范围为表压0-280kPa，非线性为0．018％FS，迟滞为0．176％FS，重复性为0．213％FS；在--20-60℃的温度范围内，谐振器的平均温度漂移为-0．037％／℃。

摘要：针对硅谐振式压力传感器的使用需要,设计了一种基于FPGA平台的便携式数据采集系统。在分析传感器工作原理的基础上,提出使用等精度测频法实现对传感器输出信号的高精度采集,并搭建了基于LabVIEW的自动测试平台。通过与标准频率计对硅谐振式压力传感器进行的对比测试表明,系统平均相对误差优于0.001%,能够满足使用需要,且大幅了减小系统体积,为智能化传感器和压力测量系统的搭建开发提供了平台。

摘要：针对硅微谐振式压力传感器开环测试的需求,提出了一种基于稳态扫频的硅微谐振式压力传感器芯片测试方法,实现了高精度扫频激励信号电路与高分辨率检测电路的设计。此设计将单片机技术与直接数字频率合成技术的优点相结合,实现了范围为1 kHz～1 MHz精确扫频,其最小扫频步距为1 Hz。通过算法补偿有效减小了扫频激励信号的频率误差,使其平均绝对误差低于0.08 Hz。在幅值检测电路设计中,采用峰值检测电路与差分PulSAR ADC电路相结合,实现了传感器输出信号电压幅值的高分辨率检测,实测得到传感器幅频曲线,并对谐振器的谐振频率稳定性进行了测试,计算出了谐振器的机械品质因数和谐振频率等参数,为谐振器结构优化设计提供了依据。

摘要：研究了矩形块微纳结构吸收材料在中远红外波段的光学偏振吸收特性。该吸收材料由金属阵列-电介质层-金属膜组成,在2.0μm^5.0μm波长具有双波长谐振吸收效应,其理论吸收率大于80%。模拟计算和实验测试表明,该吸收材料的短波吸收峰值与矩形块长轴方向入射偏振光的3阶谐振响应对应,而长波吸收峰值与短轴方向基模谐振响应对应。实验制备了矩形阵列光吸收器并测试了它的的光学特性,结果表明:该吸收器结构在两个偏振方向的等效磁导率系数满足Lorentz模型,等效磁导率谱线虚部峰值波长与吸收谐振波长相对应,表明这种吸收材料的偏振吸收与入射电磁波的磁谐振响应有关。研究结果揭示了微纳结构吸收器的双波长频谱吸收机理,有助于实现特定波长生物传感器及光电探测器的设计。

摘要：传统光学系统由于受到衍射极限的制约,难以实现远场超分辨聚焦与成像。基于超振荡原理的平面超透镜为这一难题提供了可能的解决途径,其在传播过程中可不依赖倏逝波而实现远场超分辨聚焦。利用对各个衍射单元之间的衍射干涉效应进行精确调控,可在焦平面上局部区域内获得高于系统最高空间频率的电场振荡,从而实现对衍射焦点区域横向和轴向尺寸的可控调节。与传统光学透镜相比,平面超振荡透镜具有光场可控性强、设计自由度大、便于集成等优点,同时借助其远场超衍射极限的光场调控能力,受到衍射光学和微纳光学等领域研究人员的广泛关注。本文主要从实际应用的角度出发,对平面超振荡透镜的研究现状及其应用场景进行了分析和讨论,最后对该类透镜目前面临的问题及对应的解决办法进行了阐述。