摘要：采用SOI硅片,基于MEMS技术,设计并加工了一种新型三明治结构的硅微谐振式压力传感器,根据传感器敏感单元的结构设计,制定了相应的制备工艺步骤,并且针对湿法深刻蚀过程中谐振子的刻蚀保护等问题,提出了一种基于氮化硅、氧化硅和氮化硅三层薄膜的保护工艺,实验表明,在采用三层薄膜保护工艺下进行湿法刻蚀10 h后,谐振子被完全释放,三层薄膜保护工艺对要求采用湿法刻蚀镂空释放可动结构具有较高的实用价值。最后对加工完成的谐振式压力传感器进行了初步的性能测试,结果表明,在标准大气压力下谐振子的固有频率为9.932 kHz,品质因数为34。

摘要：MEMS微型热敏传感器在流动测量领域有重要应用,而隔热结构对传感器性能有着决定性影响。综合六种常见的隔热结构,借助有限元计算研究对比了硅基底上不同隔热层材料、硅基底上有无隔热空腔结构、全聚合物柔性基底、全硅基底等对传感器灵敏度、热响应速度的影响情况,结合对热敏传感机理的分析进行了影响原因及其规律探讨。该研究可为微型热敏传感器的隔热结构设计及其性能优化提供参考依据。

摘要：噪声是以微弱信号处理为特征的电容式微加速度计性能提高的主要制约因素。针对电容式微加速度计的噪声,详细分析和研究了其特性。首先分析了电容式微加速度计的系统噪声由机械热噪声和电路噪声两部分组成;采用热力学均分理论和集成电路噪声特性分别对机械热噪声和电路噪声进行建模、分析和计算,得到了机械热噪声等效噪声加速度和各级电路的噪声值。然后用自行设计的微加速度计表头和接口电路进行试验,实验结果验证了噪声模型的正确性,确认了电容式微加速度计电容检测电路—电荷放大器是最主要的噪声源。

摘要：设计了一种高指向性微机电系统(MEMS)声矢量传感器,结构采用了硅-玻璃(SOG)工艺,增大流体间隙,减小振动阻尼,并利用ANSYS软件分析了流体间隙对指向性的影响,以验证结构的高指向性。结果表明,在流体间隙从5μm增大到30μm时,振动振幅增大30倍,相位差最高增大126°,当入射角度变化量为80°时,相位差变化量增大了40°,传感器指向性得到了显著提高。此种设计有助于促进声矢量传感器的发展。

摘要：优化设计了一种闭环自激驱动电路,有效提高了微机械陀螺的驱动闭环控制精度。根据自激振荡振幅稳定性理论,对相角和增益解耦的闭环驱动系统幅值控制环路进行了分析,计算得到系统环路增益,推导出系统幅值达到最佳状态的环路参数,优化后陀螺的驱动力仅受控于一个可调变量。实验结果显示,改进后的自激振荡波形的均方差为0.0033V,频率均方差为0.793Hz,输出的幅值和频率的稳定性都得到了较大改善。对幅值控制环路的改进简化了电路调试,有效提高了陀螺系统的测量精度。

摘要：设计了多种测试结构,采用在线实时观测的手段,深入研究了氢氟酸(HF)刻蚀二氧化硅牺牲层中,多种因素对刻蚀过程产生的影响,并对实验结果进行了详细分析.实验中可以明显观察到刻蚀过程中的反应限制阶段与扩散限制阶段,说明经过长时间的刻蚀,HF酸的扩散效应将成为影响刻蚀速率的主导因素.对于实验过程中观察到的"凹"状的刻蚀前端和"晕纹"现象,分析认为结构中的应力梯度以及材料间不同的亲水性质是产生这些现象的主要原因.实验方法与结论对MEMS牺牲层释放工艺的研究具有一定的参考意义.

摘要：针对MEMS陀螺、加速度计、磁强计组合的姿态确定系统,笔者设计了用于微小型飞行器姿态估计的四元数扩展卡尔曼滤波算法.取姿态误差四元数和陀螺随机漂移构建滤波状态向量,通过误差四元数微分方程和陀螺随机误差模型建立了卡尔曼滤波状态方程;采用改进的高斯-牛顿算法将传感器观测量转化为四元数,通过与利用陀螺信息估计的四元数相乘,得到姿态误差四元数作为卡尔曼滤波量测值,显著减小了机动加速度对姿态估计的影响.仿真实验显示:四元数静态估计误差小于0.22%,在动态情况下,四元数估计值能够较好地跟踪真实值的变化,表明该滤波算法能够有效提高姿态估计的精度.

摘要：针对传统胎儿心率测量仪价格昂贵、对胎儿具有一定副作用等缺点,运用MEMS加速度传感器,设计了一个高安全性的便携式胎儿心率测量仪。设计了加速度信号低通滤波放大电路并在ORCAD上进行了仿真,仿真结果表明该低通滤波电路能够较好的得到低频率胎心率信号。对于胎儿心率信号采用自相关函数法和频谱分析相结合的信号处理算法,MATLAB仿真结果表明此算法能有效的去除噪声。

摘要：为增大静电驱动二维微扫描镜的机械转角,基于非线性动力学理论研究了不同梳齿结构对其振幅的影响,理论上得到发散型梳齿分布相较于平行型梳齿分布具有更大的机械转角。此外,采用绝缘体上硅(SOI)加工工艺设计并制作了这两种结构的微扫描镜,并对其相关特性进行了测试。测试结果表明:在相同的驱动电压下,发散型结构始终都比平行型结构具有更大的机械转角,与仿真结果基本一致;当加载驱动电压为42 V的方波信号时,发散型结构扫描镜的可动框架和镜面的最大机械转角可以达到12.3°、13.49°,而平行型结构扫描镜的可动框架和镜面的最大机械转角则为10.25°、11.68°。

摘要：为了研究MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)冷气推力器的热性能,介绍了一种MEMS冷气推力器的设计和制作,该推力器体积小(40mm×20mm×1mm),重量轻(1g),功耗低。对推力器加热丝不同电压和环境下进行了热仿真,对组装到电路板上的推力器模块进行了热测试。结果表明:常温常压下,8V的驱动电压,经过230s后,推力器加热丝的温度可达到80℃以上,与仿真结果趋势相同,可预见真空中,8V电压下可满足推进剂对加热腔温度的需求。