以ANSYS软件的有限元分析为依据对变形反射镜结构模型进行研究,探讨各主要结构参数及驱动电压对变形位移的影响.考虑静电驱动力、张力和空气阻尼衰减对变形镜回复过程的影响,建立一种复合参数模型来预测变形镜的瞬态行为.结果表明,驱动器的弹性薄板厚度、跨度和电极间距明显影响变形位移;驱动器的变形位移随驱动电压的增加出现稳定的非线性增加和不稳定的'拉入'现象;驱动电压撤除后镜面回复时间短,重复性好.

基于三层多晶硅表面加工工艺和自适应光学经验公式,设计并制作了一种静电驱动的16单元连续面形微机电系统（MEMS）变形镜（DM）,并用ZygoNewView7300白光干涉仪对样片的静态特性和动态响应特性进行了测试。静态测试结果表明,器件在150 V电压下的最大形变量为0.667μm,相邻单元之间的交联值为9%,镜面位置重复性为10%。动态测试结果表明,器件对正弦驱动信号的响应时间小于30μs,响应曲线近似为一条余弦曲线,谐振频率为36 kHz。该变形镜可用于自由空间光通信、激光光束整形、波前畸变校正、投影显示、生物医学成像和人眼视差校正等重要领域。

讨论单片集成加速度计陀螺的结构及其工作原理, 并对单结构加速度计陀螺的加速度信号和陀螺信号的分离进行了阐述. 在以往的微型惯性测量组合中, 加速度计和陀螺是分离的, 这样将产生较大的轴间耦合误差. 设计了双质量块振动系统, 利用一个敏感头同时测量加速度和陀螺信号. 在此基础上讨论了陀螺的驱动电路与信号检测电路.

静电驱动的微XY平台、微探针阵列及具有超高密度存储功能的记录介质相结合的高密度数据存储技术是目前的研究热点。该文提出并设计了用于相变探针存储系统的微型静电驱动器，其具有面积为12mm×12mm的中央XY平台和100μm的静态位移，平台上相变存储介质的面积定为6．4mm×6．4mm，考虑分析了该驱动器的可靠性及机械干涉问题。分析表明，所设计的静电微驱动器的结构合理，各项参数可行，可满足相变探针存储系统的要求。

研究了静电驱动的微机械薄膜的稳定性问题.当微机械构件之间的间距在亚微米尺度以下,构件会受到量子效应的影响,如Casimir效应.通过对薄膜在静电力及Casimir力共同作用下的行为进行分析,由数值计算得到了决定薄膜稳定性状态的无量纲参数K及K曲线的临界值KC,若K值大于KC,薄膜结构为不稳定,会引起塌陷失效,薄膜粘附在基底上,且不可恢复.KC值大小与微机械薄膜和基底表面的距离以及外加电压相关.由此提供了设计高长厚比(L/h)的静电驱动薄膜结构的方法,使其不产生失稳塌陷的失效.

本文主要介绍MEMS光开关4种静电驱动的不同结构,及其各自在光开关性能上的优势与不足,这对MEMS光开关的设计研究具有参考价值.

静电驱动的微机械装置是许多微机电系统(MEMS)中的重要模块.根据微光机电系统(MOEMS)可编程相位光栅的设计思想,提出一种静电驱动的微机械元件(微梁)作为可编程光栅的基本结构元件,并以ANSYS软件的有限元分析为依据,对其结构模型作较深入的研究,探讨了各主要结构参数及控制电压对结构驱动性能的影响.结果表明,在设计尺度范围内,微梁主要结构参数按照对光带变形的影响大小排列分别为微梁厚度、微梁变形前与衬底间的距离及微梁长度.

针对纳米定位平台的构型和定位精度问题，采用体硅加工技术成功地研制出了一种基于单晶硅并带有位移检测功能的新型二自由度微型定位平台，定位平台采用侧向平动静电梳齿驱动。利用力电耦合和能量守恒原理分析了静电致动器的致动机理，对定位平台的主要失效模型、静态和动态特性进行详细建模分析，证明了静电梳齿力电耦合所导致的侧壁不稳定以及驱动器的最大稳定输出位移，给出了平台稳定工作条件下梳齿间隙、梳齿初始交错长度以及复合柔性支撑梁的弹性刚度比之间的关系。动态分析时考虑空气阻尼对平台的影响，给出了平台最大运行速度、位移及动态条件下的临界驱动电压并把分析结果应用于平台闭环控制。实验结果表明：驱动电压30V时，平台稳定输出位移达10μm，机械稳定时间仅为2．5ms。

介绍了一种实用的平板电容式MEMSRF射频开关。研究了外加驱动电压与由此所引起的极板间距和极板受力变化之间的非线性关系,提出了一种有效的基于有限元的设计分析方法,在此基础上设计了相应的MEMS加工工艺流程,并给出了具体的MEMS工艺。

随着现代微机械加工技术的发展,微小流量的精确控制在检测高速气缸的精确定位和速度控制等方面已经变得越来越重要。该文设计了一种静电驱动的二位二通的微型开关阀,通过数值模拟对该阀进行性能分析,得到进出口气压差为10 kPa时流过该阀的空气流量为6 mL/min,同时基于压力补偿原理提出了一种可以降低静电驱动电压的微型开关阀。