基于电化学沉积的高深宽比无源MEMS惯性开关的研制

基于电化学沉积技术在金属基底上制作了一种新型的无源MEMS惯性开关。针对高深宽比、细线宽微电铸用光刻胶模具制作过程中,由于SU-8胶膜严重侧蚀导致的胶膜制作困难、质量低下的问题,进行了紫外光刻试验研究。试验研究了不同曝光剂量和后烘时间对SU-8胶光刻效果的影响,优化了光刻工艺参数。采用降低曝光剂量和延长后烘时间相结合的方法解决了高深宽比、细线宽SU-8胶膜制作困难的问题,制作出高质量的微电铸用光刻胶模具。最后,在上述试验结果基础上制作了一种高深宽比、无源MEMS惯性开关。其外形尺寸为3935μm×3935μm×234μm,其中最细线宽12μm,单层最大深宽比达10∶1,多层最大深宽比达20∶1。     

一种V形梁结构的双稳态惯性开关

 利用V形梁结构的双稳态跳转特性,设计了一种具有显著阈值特性的双稳态惯性开关,并建立了阻尼力、惯性力、弹性力及触点碰撞力等多力耦合作用下的开关动力学模型。开关结构主要由触点、弹性元件及其支撑的惯性质量块构成。动态仿真及实验结果表明开关具有良好的阈值特性。采用离心测试装置测得开关闭合阈值为9.6g,与设计值10g的偏差仅为4％,断开阈值为-3.1g,开关响应时间低于5 ms, 闭合后在零惯性力作用下仍能使开关保持闭合状态,验证了V形梁结构惯性开关设计理论的有效性和可行性,因而在航空、航天及汽车电子安全领域具有广阔的应用前景。     

改性酚醛基复合材料的摩擦系数研究

研制了一种准高速列车盘形制动装置用混杂纤维增强改性酚醛基复合材料,在1:1惯性力矩试验台上研究了在干摩擦条件下以不同制动初速度、不同闸片压力实施惯性制动时的摩擦特性,利用扫描电镜对试验后的材料摩擦表面形貌进行观察。试验结果表明:瞬时摩擦系数随瞬时速度的变化与制动初速度有关,高接触压力下的摩擦系数低于低接触压力下的摩擦系数;在于摩擦、一次停车惯性制动条件下,临界使用条件是接触压力为0.82MPa,制动初速度为27.3m/s。摩擦表面生成摩擦膜是摩擦系数变化的主要原因。     

钉载作用下多裂纹板的裂纹闭合接触问题

 基于摩擦接触问题的数学规划解法，采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法，建立了含裂纹群有限大各向异性板，在钉载作用下裂纹闭合或局部闭合问题的有效分析方法。忽略钉与孔间的摩擦，假设钉载沿孔边呈余弦分布，通过在可能闭合的裂纹边界引入互补变量函数并将其展成Fourier级数形式，以Faber级数为工具，应用保角映射技术和最小二乘边界配点法，导出裂纹面摩擦接触的线性互补模型，并通过算例验证了方法的有效性。数值结果表明，由于采用级数解描述板应力场和位移场，本方法具有较高的计算精度和效率，便于研究裂纹闭合对应力强度因子等断裂参数的影响。     

大气数据-惯性组合导航系统

大气数据-惯性组合导航系统的原理框图如图1所示。该系统包含低精度惯导系统、大气数据计算机、磁感应式航向传感器、卡尔曼滤波器及控制器等部分。系统有两种工作方式。第一种工作方式中,开关S_1和S_2均闭合。第二种工作方式中,仅S_1闭合,磁航向只用于惯导系统的方位粗对准,惯性平台航向用于分解真空速向量。本文研究系统在第二种工作方式中的性能。     

防止惯性开关高温“卡死”工艺检测方法

某型号使用了惯性开关，为了防止惯性开关高温“卡死”，开展了工艺检测方法研究；目的首先是判断生产出来的产品是否符合设计要求，其次是在制造产品过程中，组装成产品性能是否可靠。     

测量微型飞行器惯性特性的复摆法

讨论了测量微型飞行器转动惯量和惯性积的一种方法。利用改进的复摆法，通过测量复摆在不同摆长和不同相对角度下的摆动周期，推算微型飞机的质心位置、转动惯量、惯性主轴位置和惯性积。文中给出了详细的推导过程和测量机构的原理设计。     

仿人智能开关算法在发酵温控中的应用

发酵温度对象具有严重非线性、时变不确定、大滞后等特点,且受环境温度影响非常大,目前微型发酵罐的全过程温度自动控制是个较难解决的问题。常规PID控制中的比例、积分、微分能够模拟人脑的功能,但缺乏智能性,控制效果不佳。针对此问题设计了仿人智能开关控制器,并在东北大学发酵实验室微型发酵罐温度控制中进行了应用。实验结果表明,仿人智能开关控制器比传统的PID控制器的控制精度更高、稳态性能更好,具有较高的应用价值。     

旋转叶片干摩擦阻尼结构模型及分析方法研究综述

旋转叶片是航空发动机的关键部件,其振动特性及振动抑制技术对发动机的性能和结构完整性、工作可靠性产生重要的影响,在各类叶片振动抑制方法中,干摩擦阻尼结构应用最为广泛。首先,详细地阐述了旋转叶片干摩擦阻尼器动力学建模及其发展现状;然后,介绍了旋转叶片干摩擦阻尼结构减振特性分析方法及其发展现状,最后,提出了基于不同结构形式的叶片-地(B-G)型和叶片-叶片(B-B)型、基于接触面相互作用的干摩擦阻尼数学模型、基于接触点描述的干摩擦阻尼接触模型以及根据相对运动关系形成的干摩擦接触运动模型,以期为旋转叶片减振结构的建模设计、提高可靠性和效率、减振延寿等方面提供理论和技术支持。     

微型飞行器的设计原则和策略

为了探索微型飞行器(MAV)总体设计方法,在简要介绍微型飞行器的概念与技术难点的基础上,笔者根据多年的MAV研究和试验,提出了对微型飞行器设计原则的思考,阐述了研究性和实用性MAV以及固定翼、扑翼和旋翼等不同类型MAV的设计特点。通过MAV设计的矛盾与协调关系、设计方法和优化问题说明了MAV设计的特殊性。最后,展望了微型飞行器设计的发展方向,为微型飞行器总体设计研究提供了参考思路。     

MEMS Electronically Steerable Antennas for Fire Control Radars

Large apertures are of great benefit to applications that are prime powered limited as is found on aerostat and other airborne platforms. Electronically scanned array antennas are often proposed for these applications. However, increasing the aperture area with conventional array technology is met with prohibitive cost, weight, and prime power increases because of the dense spacing of phase shifters and/or active T/R modules. This discusses the recent development of RF MEMS (Microelectromechanical System) switch technology and the use of these switches in a Radanttrade lens configuration for arrays of approximately 10 m² at X-band. A proof-of-concept 0.4 m² MEMS Electronically Steerable Antenna (ESA) containing 25,000 MEMS switches has been successfully designed, fabricated, and tested. The 0.4 m² MEMS ESA was then integrated with an AN/APG-67 radar system to form the MEMS Demonstration Radar System. The MEMS Demonstration Radar System successfully detected both airborne and ground moving targets during a series of extensive radar demonstrations. This is believed to be the first large scale employment of MEMS switches in a scanning antenna and radar system. The low-cost, lightweight, and low power technology demonstrated can enable weight and power constrained platforms with electronic steering.     

MEMS惯性器件误差建模和补偿方法研究综述

针对MEMS惯性器件的特点,结合国内外相关文献资料,讨论了MEMS陀螺、加速度计这两类惯性器件的误差建模和误差补偿方法,文中将其误差分静态、动态和随机三类,详细地分析了各自的误差模型、参数标定方法和误差补偿方法,重点讨论陀螺随机误差建模及补偿技术,供广大研究人员参考。     

多个MEMS惯性姿态模块同时标定方法研究

针对MEMS 惯性姿态模块的应用需求, 根据已有的MEMS 三轴加速度计和 三轴陀螺仪的零偏、标度因子和非正交等误差及其随温度的变化模型, 设计了多个 MEMS 惯性姿态模块误差同时标定的方法,该方法可实现多个模块传感器数据的同步采 集,在常温下可对多个MEMS 惯性姿态模块的非正交误差进行批量标定,在全温度范围 内同时标定多个模块的温度漂移误差。试验表明,该方法校正了MEMS 惯性传感器的非 正交误差和温度漂移误差,提高了MEMS 惯性传感器的精度,同时提高了标定的效率, 减少了标定成本,有利于工程实现。     

MEMS惯性器件工程化测试体系研究

由于低成本和高可靠性的优势,MEMS惯性器件被广泛用于军事、汽车、消费类电子等领域.但是国内目前无法实现工程化和批量化生产,国产MEMS惯性器件的市场占有率增速缓慢.分析了制约国产MEMS惯性器件工程化的瓶颈,设计了一套用于批量化生产的测试系统,该系统已经过实际生产验证,具有自动化和高效率的优势.该系统能有效降低生产成本,加速解决MEMS惯性器件工程化问题.     

一种新型微带帖片天线的频率可重构设计

提出了一种新型微带贴片天线的频率可重构设计。采用一种交叉形的贴片结构,在贴片的非对称缝隙中添加RFMEMS开关,通过调节开关的通断来实现对天线频率的重构。所设计的可重构天线在0．8GHz～3．0GHz频率范围内有较为均匀的频段分布,总的工作带宽达到了400MHz,还对天线在不同开关状态下的方向图形状进行了比较。最后讨论了用金属片替代的RFMEMS开关的理想模型和等效原件替代的非理想模型对仿真结果的影响。     

三维随机振动环境下MEMS加速度计输出特性分析

对MEMS惯性测量单元进行了三维随机振动试验,初步探讨了MEMS惯性测量单元在三维振动试验条件下的故障模式:3个轴的MEMS加速度计均出现了零位偏移,该现象在单轴振动试验环境中并没有出现.从理论和仿真分析了该现象产生的机理,提出了解决办法并通过了试验验证.结果表明:三维振动比单轴的振动更能接近真实的振动环境,结构被激发的模态更丰富.通过采取措施,减小了加速度计的零偏值,从9.4m/s2降至1.97m/s2.