微机械系统的设计第二部分-不同场的相互作用
在微系统的设计中,不同场的相互作用有着特殊的意义.特别明显的是高的集成密度,它对机械元件的性能有着重要的影响,所以,对于微系统的设计人员来说,绝对有必要弄清楚各种不同的场及其作用,以便采取正确的措施.温度—机械相互作用温度场与结构场之间的相互作用,是由弹性元件变为拱形和扭曲而表现出来的.其原因在于由不同热膨胀系数引起的热应力和由表层切割过程所引起的内应力(本征应力).结构场对于温度场的反作用,在微机械元件中是无关紧要的(产生热的问题可能被
微机械系统的设计第一部分模拟与优选
无论是一个微系统的功能和使用寿命,还是各种性能,如精度、极限频率、干扰量的不灵敏度以及成本,都与该系统机械元件的结构有关.今后,将通过在不同平面的模拟方法,作为重复过程来寻求最佳的系统.本文介绍,如何在实践中施行.图1用方框图示意说明微机械模拟的过程.从已有的规格出发,在设计人员知识、经验和想法的基础之上,首先完成一个初形设计.为了使这一初形设计阶段简化,可以利用知识基础(第一步),它包括微机械基础元件及其特性参数,作为分析说明加上简单假设的结果.如果微机械元件要用硅蚀刻来制作,那么下一步就需要制作掩模(第二步).应当根据蚀刻过程的要求,修改原始的几何数据.利用修正的几何数据,可以完成工艺模拟程序
微机械黏着接触问题的建模和分析
为研究微机械系统中的黏着、接触和变形等微观现象,基于经典弹性理论和Lennard-Jones势能定律建立了弹性球-球黏着接触模型,得到了黏着力、球面变形量及接触半径随两球体间距的变化规律.结果表明:在黏着引力的作用下,两球体在尚未接触时已产生明显的拉伸变形,导致两球体在1.5倍的原子间距时开始接触;当两球体接触后,球面轮廓和黏着力在接触区内外之间光滑过渡,不存在明显的接触区临界值.通过分析黏着力随间距的变化规律,得出了只有当两球体间距大于5倍的原子间距时,刚性黏着模型才能比较准确地得出两球体间黏着力的结论,为微机械黏着接触问题、纳米摩擦学和原子力显微镜的动态扫描等研究提供了理论根据.
反馈补偿对高Q值加速度计动态性能的影响
高Q值MEMS电容式加速度计因具有很小的机械噪声,满足于高精度测量的需要,但欠阻尼的传感器系统动态性能较差,因此需要在闭环检测电路中通过补偿反馈模块施加电学阻尼,以降低系统Q值,改善系统的动态响应。首先通过MATLAB/SIMULINK仿真建立了带有延时的系统模型,进一步结合实际PCB板的测量,分析了不同反馈补偿参数下的阶跃响应和幅频响应曲线。实验结果表明,合适的反馈补偿参数能有效地降低系统Q值,改善动态响应。最后得出了该电容式加速度计在闭环系统下的较优比例微分参数的选择策略。
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