一、U形阵列式微机械悬臂梁的研究（论文文献综述）
闫征,王立新,潘盼[1]（2021）在《仿生原型毫-微牛级力测试技术研究进展》文中指出许多动物依靠自然进化形成能够展现优异功能的身体结构,以其作为仿生原型,可为工程领域存在的复杂问题提供有效解决途径。仿生原型毫-微牛级力测试技术可为揭示仿生原型运动力学机制提供必要的测试手段。从呈现优异功能特性的典型仿生原型入手,综述了用于仿生原型运动功能与材料物理特性定量表征的毫-微牛级力测试技术研究进展,重点分析了传感器测力系统、离心运动测力系统、图像处理测力系统的原理与功能,指出仿生原型毫-微牛级力测试技术后续研究应重点关注以下3个方面:1)传感器测力系统应提升其动态响应特性与测试精度,以精确表征仿生原型的运动特性;2)离心运动测力系统应提升测试平台转速信息采集精度与高速摄像机图像清晰度,以准确表征微小仿生原型与材料表面的交互作用;3)图像处理测力系统应考虑如何从图像中精确提取微位移信息,以提高测力系统的测试精度与准确度。
王艳军[2]（2020）在《结构变形对微带天线的影响机理及应用》文中认为微带贴片天线（Microstrip Patch Antenna,MPA）的电性能对结构尺寸非常敏感,其结构和电磁存在耦合特性。MPA在加工制造过程中,尺寸的微小偏差往往会引起有效电尺寸的变化,同时存在介质基片的不均匀性,这些都会导致天线电性能的偏差。另外,天线在服役过程中,外载荷作用引起的结构变形也会引起天线电性能的下降。为了分析结构变形对天线电性能的影响,进行了如下研究:首先,针对空气微带天线（Air Microstrip Antenna,AMA）这一特殊对象,研究了接地板变形（Ground Plane Deformation,GPD）对其电性能变化的影响。利用余弦函数来描述几种典型GPD形式,基于此,可通过改变函数的幅度、周期等参数来获得不同的GPD大小和分布。将空气介质的平均厚度引入计算模型,建立了AMA谐振频率偏移与GPD幅度之间的关系模型。仿真结果显示,谐振频率的偏移与变形幅度之间存在很强的线性关系,且方向性系数也随变形幅度的增加而降低。此数学模型可用于预测GPD对AMA电性能的影响。然后,针对介质MPA,基于空腔理论,建立了天线结构整体变形对谐振频率偏移量的影响关系模型。从天线结构的三维有限元模型出发,将力学分析单元模型与电磁分析单元模型进行耦合,提出了用于分析MPA的结构/电磁耦合分析方法。因此,结构与电磁分析采用相同的网格,可精确分析变形后的天线电性能,提高了机电耦合分析的精度。案例分析结果表明,天线整体结构变形会导致谐振频率偏移,主波束指向偏移,波束宽度增大和方向性系数降低等。最后,将上述AMA和MPA的影响机理模型应用于结构应变检测。根据传输线理论,进一步分析了结构应变对天线谐振频率的影响,建立了谐振频率偏移量与结构应变量之间的定量关系,通过检测天线的S11,得到天线的谐振频率,进而得到被测结构的应力和应变信息。案例仿真结果显示该方法是是有效的。
刘焱,李日东[3]（2019）在《基于MEMS技术U形悬臂梁制作工艺研究及特性模拟》文中认为针对在〈100〉硅片上采用EPW各向异性腐蚀液制作U形悬臂梁工艺进行研究。因各向异性腐蚀使（111）侧面相交的凸角处出现一些腐蚀速率较高的晶面,使U形悬臂梁凸角掩模下的硅受到侧向腐蚀。对（111）侧面相交的凸角处出现一些腐蚀速率较高的晶面进行掩模补偿,实验制作出300μm×1 200μm的U形悬臂梁。在此基础上,对相同尺寸U形悬臂梁和矩形悬臂梁采用ANSYS软件进行特性模拟,给出其应力分布的模拟结果。
张朋飞[4]（2019）在《基于永磁吸引力的低频振动能量采集器优化设计》文中研究说明振动能是自然界大量存在的清洁能源之一,振动能量采集技术能够将振动能转换为电能,振动能量采集器最初为了解决给低功耗产品供电而开始研究。随着研究的不断深入,振动能量采集器已逐渐成为能量收集和新能源领域的一个重要研究方向。由于环境中存在的振动具有低频的特性,所以研究一种低频的振动能量采集器来适应自然环境中的低频振动具有重大意义。论文针对基于永磁吸引力的低频振动能量采集器优化设计的需要,首先对提出的非线性结构进行线性优化的仿真,建立低频电磁式振动能量采集器模型;对拾振系统稳态磁场分布、振子三维受力情况以及感应线圈的电学特性分别进行仿真分析;然后通过搭建的振动平台对拾振系统的磁通梯度及输出功率密度进行优化获得感应线圈的最优参数;最终在实验平台下进行开路电压测试和整流实验验证。论文的主要工作如下:（1）通过查阅国内外相关文献,在综述现有振动能量采集器的基础上,将其拾振系统结构分为线性和非线性结构两大类,并进行了总结和分析;（2）基于现有的振动能量采集技术,探讨振动能量采集器线性与非线性结构的力学运动原理,分析振动能量采集器的电磁学机理,通过现有的拾振系统结构模型,提出低频振动能量采集器的新结构;（3）利用有限元仿真软件,在基于永磁吸引力非线性采集器结构基础上,以拾振系统的线性程度为优化目标,利用正交实验方法优化设计了一种低频振动能量采集器的结构模型;对拾振系统进行了力学仿真分析和稳态磁场仿真分析,综合仿真数据分析,设计了采集器的结构参数,完成了采集器结构设计。（4）试制了低频振动能量采集器实验样机,进行输出性能测试,并对输出进行整流输出。通过实验得到,当频率为10.653Hz与系统固有频率发生谐振时,采集器的输出电压峰值大约为22.6V,在感应线圈最优厚度时的输出功率密度为0.899mW/cm3,同时输出电压通过整流,输出电能能够稳定有效的驱动LED灯工作。
陈韦岑[5]（2019）在《基于微立体光刻成型技术制备压电陶瓷性能研究》文中进行了进一步梳理压电陶瓷是一种用途广泛的先进功能材料,由于它硬且脆,不易加工,很难通过传统加工方式制备形状复杂的微型压电陶瓷构件。微立体光刻成型技术（μSL）作为一种先进的增材制造技术,具有成型样品表面光滑、形状复杂、尺寸精度高、制造速度快等优点,被广泛应用于微型压电器件的研究。本课题通过考察成型样品的机械力学和电学性能,优化微立体光刻成型技术打印压电陶瓷的制备工艺,实现性能良好、结构复杂的微型压电陶瓷构件。本文主要工作包括:根据PZT压电陶瓷的浆料特性和打印烧结后机械力学性能,对光固化压电陶瓷浆料的制备、光刻成型过程、脱脂和烧结工艺进行优化。制备固含量75 wt%、粘度低、光固化活性高、分散均匀的锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷浆料,通过微立体光刻成型系统实现微型、复杂压电陶瓷坯体的快速成型,并采用两步脱脂和传统烧结工艺获得致密的压电陶瓷构件。实验测得光刻成型PZT压电陶瓷构件的机械力学和电学性能均得到显着提高:密度ρ=7.35 g/cm3,维氏硬度Hv=3.13GPa,断裂韧性KIC=0.97 MPa·m1/2,弯曲强度σb=68.7 MPa,压电常数d33=600 pC/N,相对介电常数εr=2875,机电耦合系数kt=0.6236,与传统制备工艺制得PZT性能接近。基于上述工作,实现了固含量65 wt%、粘度适中、光固化活性高、分散均匀的锂、锑掺杂的铌酸钾钠（LS-KNN）无铅压电陶瓷浆料制备,并通过上述光固化、热处理步骤,制得致密性良好的微型无铅压电陶瓷构件。实验测得LS-KNN无铅压电陶瓷具有良好的机械力学和电学性能:密度ρ=4.09 g/cm3,维氏硬度Hv=1.89 GPa,断裂韧性KIC=0.76 MPa·m1/2,弯曲强度σb=54.7 MPa,压电常数d33=170 pC/N,相对介电常数εr=2150,机电耦合系数kt=0.35。研究结果表明,微立体光刻成型技术能够制备机械力学和电学性能好、尺寸精细、形状复杂的压电陶瓷及器件。
闫寒,张文明[6]（2019）在《微纳通道谐振器检测与表征中的动力学问题》文中提出微纳通道机械谐振器在液体环境中具有超高的谐振频率、品质因子和灵敏度,常用于液体环境中的高精度检测与表征,在生物、医药、化工等领域有着广阔的应用前景.微纳通道机械谐振器的检测与表征功能高度依赖其动力学特性,而此类器件是由谐振结构、内部流体、被检测物和外部激励等多因素组成的耦合系统,涉及的动力学问题较为复杂,已成为谐振器件研究中的前沿热点和瓶颈问题.本文综述了微纳通道机械谐振器的研究进展,总结了谐振器件实现高精度检测与表征功能时的动力学设计原理,详细讨论了谐振器件的稳定性、频响特性、能量耗散、频率波动等动态特性,阐明了不同动力学问题的物理机制及其对谐振器性能的影响规律,可为深入厘清微纳通道机械谐振器的动力学设计问题,提高器件动态性能提供理论参考和技术支撑,对超高频、超高灵敏度谐振器的设计、制造及应用发展具有重要意义.
罗翠线[7]（2018）在《基于压电效应的宽带振动能量采集系统和无铅纳米发电机的研究》文中提出新一代物联网技术和无线传感器网络技术快速发展,并广泛应用于野外跟踪、工况监测、人体健康监测及家居生活等领域。为传感器供能的传统化学电池存在体积大、寿命短、更换难、成本高和污染环境等弊端。因此,收集环境振动能量为无线传感网络节点等便携式低功耗电子设备实时供电具有重要的研究意义和实用价值。与电磁式和静电式振动能量采集方式相比,由压电材料制成的压电俘能装置因具有无污染、能量密度高、抗干扰能力强、结构简单、易于实现微型化和集成化等诸多优点而备受关注。传统的压电俘能系统具有固有频率高、工作频带窄、能量转化效率低和压电陶瓷易碎等缺陷,无法满足当前微型传感器件工作所需的可穿戴、小型化、便携式等新要求。本文分别从压电能量采集结构和能量转换存储电路,以及无铅复合压电材料及其在纳米发电机和压电拾振结构中的应用等三方面展开了研究,主要研究内容如下:（1）设计了一种插指式压电拾振结构和与之匹配的电压同步控制处理电路。插指式压电拾振结构由一个PDMS柔性中空矩形框架和五个尺寸相同的单悬臂梁组成。实验结果表明:所设计的插指式压电能量采集器的-3dB带宽比传统单悬臂梁增加了460%;当系统加速度为1 g时,所提出的电压同步控制处理电路的最大输出功率为18.8μW,能量转化效率达到72.3%,较标准能量采集电路增加了25%。插指式能量采集系统驱动一个温度传感器时,系统的能量转化效率可达70.11%。（2）提出了一种非对称插指式压电能量采集结构和能量管理电路。通过调节插指式压电能量采集结构上五个单悬臂梁的尺寸和质量块大小,实现结构两侧有效质量的非对称性来拓宽系统的频带。当频率低于25 Hz时,仿真和实验结果表明系统的带宽可以分别拓宽到11.2 Hz和12.3 Hz。所设计的非对称插指式能量采集结构在1 g加速度下输出功率达151.3μW,是经典对称式压电能量采集结构输出功率的5.91倍。该能量采集拾振结构与能量管理电路作为一个自供电系统,成功的点亮了一个“M”形二极管阵列。（3）基于模态分离技术提出了一种3*n阵列式压电能量采集结构。利用COMSOL有限元仿真软件,通过调节每一排三个单悬臂梁的宽度及质量块的高度和宽度,使系统的振动模态实现分离达到频带拓宽的效果。仿真结果表明:优化参数后3*5阵列式采集系统在低于50 Hz的频率范围内带宽为15.6 Hz。实验测试结果表明:3*5阵列式能量采集系统的带宽拓宽至13 Hz,在8 Hz的共振频率下,最优负载电阻值为350 kΩ时,可获得的最大输出功率为2.1 mW;测试其半功率（1.05 mW）带宽达15.3 Hz。提出的模态分离技术使阵列采集系统的带宽明显提高且输出功率增大。（4）制备了一种高性能的钛酸钡/乙炔黑/聚二甲基硅氧烷（BaTiO3/C/PDMS）三元无铅压电复合薄膜。周期振动击打下BaTiO3/C/PDMS压电复合薄膜输出电压为7.43 V,比BaTiO3/PDMS压电复合薄膜的输出电压增加了143%。导电材料C的质量分数为3.2 wt%,最优负载电阻值为2 MΩ时,BaTiO3/PDMS/C压电复合薄膜发电机可获得最大输出功率7.92μW。复合薄膜发电机所产生的电能可以存储在超级电容器中并点亮商用发光二极管。将BaTiO3/PDMS和BaTiO3/C/PDMS基复合压电材料分别应用于非对称插指式拾振结构,实验结果表明系统的-3dB带宽由未填充C时的8.7 Hz增加到填充C后的9.3 Hz。（5）制备了高性能的钛酸钡/石墨烯/聚二甲基硅氧烷（BaTiO3/GO/PDMS）三元无铅压电复合薄膜。所添加的GO材料具有比表面大和流动性强等优点,在铁电材料中易形成微电容从而提高复合薄膜的压电性能。当BaTiO3/GO/PDMS复合薄膜中GO质量分数为0.6 wt%时,复合薄膜的介电常数和导电率分别为185和8.5?10-5 S/m。BaTiO3/GO/PDMS复合薄膜的剩余极化强度值为13.47μC/cm2,比未添加GO材料时提高了28%。所制备BaTiO3/GO/PDMS三元复合薄膜发电机的最大输出电压达7.71 V,是BaTiO3/PDMS二元复合薄膜发电机的2.78倍。与GO材料复合后,无铅压电纳米发电机的性能显着增强。将BaTiO3/GO/PDMS复合纳米薄膜应用于非对称插指式压电拾振结构,填充GO后BaTiO3/GO/PDMS基非对称插指式拾振结构的输出电压明显增加,拾振结构的-3dB带宽由未填充GO时的8.7 Hz增加到填充GO后的11.2 Hz。
缪兴华[8]（2019）在《微悬臂梁微细超声制备及其机械特性研究》文中进行了进一步梳理微悬臂梁是微机电系统中的常用结构,广泛应用于微调制器、微制动器、微能量采集器、微机械开关等各类微小型器件及设备。传统微悬臂梁加工多采用基于硅的微细加工技术,生产成本高、工艺复杂、制备过程中使用的腐蚀剂等对环境有污染、腐蚀精度不易控制。超薄玻璃以其轻薄、透光率高、光电性能好、耐腐蚀等优点在室内建筑、可穿戴设备、智能手机、平板电脑、能量存储等领域应用广泛,但用作微悬臂梁的基体材料鲜有报道。针对超薄玻璃微悬臂梁制备的难题,本文构建了基于超声振动系统等效阻抗控制策略的微细超声加工系统,采用微细超声加工方法制备了超薄玻璃微悬臂梁,并以超薄玻璃微悬臂梁为基体制备PBZ铁电薄膜,利用逆压电效应研究了超薄玻璃微悬臂梁的机械特性。论文完成的具有创新意义的研究工作主要包括:（1）分析了微细超声加工电源的负载特性,自主研发了基于DSP的功率为100W、输出电流峰峰值为0～1200m A的微细超声加工用可编程恒流超声电源。性能测试结果表明,该电源在频率跟踪、功率可调、电流输出及阻抗匹配等方面均能满足微悬臂梁微细超声加工要求。（2）分析了超声振动系统等效阻抗与加工力和加工间隙的关系,结合超声加工自动进给调节特性,提出基于超声振动系统等效阻抗的微细超声加工自动进给控制策略,阐明了该控制策略的基本原理,在此基础上,设计并实现了基于该控制策略的自动进给调节系统。试验结果表明,该自动进给调节系统响应速度快、加工稳定性高。（3）研究了超声振动系统的负载阻抗特性,设计制作了微悬臂梁微细超声加工用的超声振动系统（压电换能器、超声变幅杆和工具头统称）。利用ANSYS软件对超声变幅杆模态进行分析,测试结果表明,组装后超声振动系统的谐振频率与设计仿真结果偏差<0.5%。（4）综合利用以上研究成果,构建超薄玻璃微悬臂梁微细超声加工系统,制备出长宽尺寸小于1000μm、最小厚度为180μm的超薄玻璃微悬臂梁阵列。通过微细超声微小孔加工试验、超薄玻璃微悬臂梁制备试验,研究了基于等效阻抗控制策略的微细超声加工系统的阻抗控制规律。（5）提出采用溶胶-凝胶法在超薄玻璃微悬臂梁基体上制备压电薄膜的工艺路线,压电薄膜电学性能测试结果表明,PBZ-La Ni O3结构具有比较理想的电滞回线。利用ANSYS软件仿真研究了微悬臂梁基体厚度、压电薄膜厚度对微悬臂梁固有频率的影响,仿真结果的变化趋势与基于逆压电效应的测试结果基本一致,为超薄玻璃压电微悬臂梁在MEMS领域的广泛应用提供了试验依据。
夏贝贝[9]（2018）在《基于MEMS技术微悬臂梁敏感结构的设计》文中研究表明微机电系统（Micro Electro Mechanical System,MEMS）并非单纯的将宏观机械小型化,而是力求把满足特定应用要求的微传感器、微执行器、微信号处理和控制电路等单元构成一个具备智能化功能的微系统。MEMS微悬臂梁传感器具有高灵敏度、快速响应、微型化及实时测量等特点,广泛应用于化学、物理以及生物等测量领域。但是目前的集成化应用中,MEMS微悬臂梁传感器较多的工作于静态模式下,信噪比较低,易受到环境的干扰,影响其检测信号的准确性。而动态检测模式下的工作方式抗干扰能力强,并且检测速度快,更加适合于集成化、小型化、实时化应用。针对集成化应用中存在的上述问题,本文采用抗干扰能力强、检测速度快的动态工作模式,结合新型纳米复合材料的特性,设计了一款具有自驱动、自感知功能的微悬臂梁结构传感器。选择结构简单、易集成化的压电驱动方式和信号检测电路简单、易制备、可用于复杂环境测量的压阻检测方式,依据多层微悬臂梁结构弹性理论,提出了一种嵌套布局阶梯式微悬臂梁传感器敏感结构,在实现自驱动、自感知功能的同时保证了传感器的灵敏度和机械响应。基于逆压电效应的压电方程,利用COMSOL软件,建立压电驱动模型,研究了压电层结构参数对微悬臂梁传感器性能的影响;基于压阻效应的压敏电阻输出电势差方程,建立压阻检测模型,研究了压阻层力敏电阻参数对输出特性的影响;综合压电驱动层和压阻检测层模型建立微悬臂梁传感器的整体模型,得到微悬臂梁传感器敏感结构尺寸和性能参数。本文所设计的多层纳米膜复合材料微悬臂梁敏感结构传感器,灵敏度为624.5mV/MPa,零点输出电势差为0.05mV;谐振频率420kHz480kHz,典型值446kHz;最大负载压力为200kPa;临界载荷因子为-5.72,微悬臂梁敏感结构此时受到的最大Mises应力2.97GPa。最后,根据优化后的设计方案,以MEMS工艺为基础,结合LPCVD及“溶胶-凝胶”法,提出微悬臂梁结构传感器的制备方案。本文提出的微悬臂梁结构及其制备方案利用多晶硅纳米膜优异的机械特性,提升多层复合结构的稳定性,以推动智能化、集成化应用的精密传感器技术发展。在保证检测灵敏度的基础上,提高微悬臂梁传感器的集成化程度,为其在便携式检测仪器、可穿戴医疗设备、智能化精密传感器等领域的商品化奠定基础。
张冲[10]（2017）在《基于光学杠杆法的微纳位移测量系统的研究》文中研究指明微悬臂梁是微机电系统（MEMS）中最基本的结构之一,常被用作微传感器的关键元件。微悬臂梁传感器己被广泛应用于各个领域,它不仅可以应用于原子力显微镜（AFM）中进行物体表面形貌和微小作用力的检测,而且在各种生化物理量的检测中也具有重要的应用,能够实现精密的微纳传感。本课题针对微悬臂梁传感器的静态测试需求,采用自行设计搭建的光学杠杆光路系统,使用位置敏感度探测元件（PSD）对悬臂梁的微小挠度变化进行测量。搭建系统测量的分辨力可达到0.805μm,利用该系统对自制的悬臂梁挠度变形进行测量,通过与微动平台的实际位移量相比较,结果基本一致,验证了系统的可靠性。文章研究的内容主要有以下几个方面:（1）介绍关于课题的研究背景包括常用悬臂梁的形态,工作模式,悬臂梁传感器的应用领域,对现有的悬臂梁传感器的静态挠度读出系统的方式及优缺点进行综述和分析,通过各种测量方法的对比,确定采用光学杠杠的方法来实现对微悬臂梁的挠度进行测量。引出文章所要做的主要工作是基于光学杠杆原理对于静态悬臂梁的挠度进行测量并给出测量系统的主要组成。（2）进行测量系统的整体搭建。首先介绍测量系统的基本原理,对系统中各个部分之间的几何关系进行推导。然后搭建笼式的光学测量系统,对系统的各个元件进行选择;进行系统光电传感器（PSD）的介绍及选择,并进行后续处理电路和Labview软件采集界面的搭建。（3）对已经搭建完成的系统进行了 PSD线性度的测量,确定了 PSD的使用范围,然后采用测量数据拟合的方式,完成了测量系统灵敏度的标定,并采用标定的结果进行悬臂梁的挠度测量（4）针对测量的结果及相应的数据进行误差分析及相关的论证,分析误差的来源以便进行后续的研究与改进。（5）总结了全文的工作,并对系统存在的一些缺点和不足进行了探讨,阐述了进一步的工作需求。
二、U形阵列式微机械悬臂梁的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、U形阵列式微机械悬臂梁的研究（论文提纲范文）
（1）仿生原型毫-微牛级力测试技术研究进展（论文提纲范文）
| 1 仿生原型的优异功能特性 |
| 2 仿生原型毫-微牛级力测试技术 |
| 2.1 传感器测力系统原理与功能 |
| 2.2 离心运动测力系统原理与功能 |
| 2.3 图像处理测力系统原理与功能 |
| 3 研究与展望 |
| 1)测力传感器动态响应特性低与仿生原型运动空间小 |
| 2)基于离心运动测力系统转速信息获取精度低 |
| 3)基于图像处理测力系统的图像采集清晰度低 |
| 4)无干扰状态下仿生原型接触反力测试系统研制不足 |
（2）结构变形对微带天线的影响机理及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机电耦合方面 |
| 1.2.2 MPAS设计方面 |
| 1.3 目前研究存在的问题 |
| 1.4 本文主要研究工作 |
| 第二章 天线基础理论 |
| 2.1 天线原理 |
| 2.2 天线基本参数 |
| 2.2.1 方向图 |
| 2.2.2 输入阻抗、反射系数和电压驻波比 |
| 2.3 微带贴片天线 |
| 2.3.1 辐射机理 |
| 2.3.2 等效电路 |
| 2.3.3 介质材料 |
| 2.3.4 接地板 |
| 2.4 微带贴片天线设计 |
| 2.4.1 天线尺寸计算 |
| 2.4.2 同轴线馈电 |
| 2.4.3 微带线馈电 |
| 2.5 微带贴片天线的辐射场 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 接地板变形对空气微带天线电性能的影响 |
| 3.1 接地板变形存在依据及定义 |
| 3.2 接地板变形对谐振频率的影响 |
| 3.2.1 数学模型 |
| 3.2.2 理论计算结果 |
| 3.2.3 HFSS仿真结果与理论结果对比 |
| 3.2.4 等效电路解释 |
| 3.3 接地板变形对辐射性能的影响 |
| 3.3.1 理论计算结果 |
| 3.3.2 HFSS仿真结果与理论结果对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 整体变形对微带贴片天线电性能的影响 |
| 4.1 变形MPA谐振频率数学模型 |
| 4.2 基于Workbench平台的MPA机电耦合分析流程 |
| 4.2.1 MPA力学分析 |
| 4.2.2 变形MPA电磁模型重构 |
| 4.2.3 变形MPA电磁分析 |
| 4.3 变形MPA理论结果与仿真结果比较 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于影响机理的应变传感器设计 |
| 5.1 结构应变与MPAS频移关系 |
| 5.2 检测弯曲结构的AMAS设计 |
| 5.2.1 数学模型 |
| 5.2.2 受力结构力学分析 |
| 5.2.3 AMAS电磁分析 |
| 5.2.4 受力结构应变求解 |
| 5.3 检测拉伸和弯曲结构的MPAS设计 |
| 5.3.1 被测结构受拉伸力 |
| 5.3.2 被测结构受垂直力 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）基于MEMS技术U形悬臂梁制作工艺研究及特性模拟（论文提纲范文）
| 1 概述 |
| 2 U形悬臂梁结构和制作工艺 |
| 2.1 基本结构 |
| 2.2 制作工艺[4] |
| 2.3 EPW各向异性腐蚀[5-6] |
| 3 实验结果与特性模拟 |
| 3.1 实验结果 |
| 3.2 特性模拟[7-8] |
| 3.2.1 电阻变化率与应力分布理论关系 |
| 3.2.2 应力分布 |
| 4 结论 |
（4）基于永磁吸引力的低频振动能量采集器优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 振动能量采集器类型 |
| 1.3 振动能量采集器的国内外研究现状 |
| 1.3.1 线性结构 |
| 1.3.2 非线性结构 |
| 1.3.3 非线性结构振动能量采集器特点 |
| 1.4 本文研究目的和内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 低频振动能量采集器的设计 |
| 2.1 物理模型及理论分析 |
| 2.1.1 线性拾振系统的物理模型及理论分析 |
| 2.1.2 非线性拾振系统的物理模型及理论 |
| 2.2 能量采集器电学特性 |
| 2.2.1 能量采集器能量转化机理 |
| 2.2.2 能量采集器输出功率分析 |
| 2.3 低频振动能量采集器的拾振系统设计方案 |
| 2.3.1 低频振动能量采集器结构设计 |
| 2.3.2 低频振动能量采集器结构模型 |
| 2.3.3 低频振动能量采集器材料选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 低频振动能量采集器的仿真分析和结构优化 |
| 3.1 有限元仿真分析 |
| 3.1.1 有限元仿真介绍 |
| 3.1.2 COMSOL仿真分析流程 |
| 3.2 低频非线性拾振系统方案 |
| 3.3 低频非线性拾振系统的线性优化 |
| 3.3.1 非线性化优化方案 |
| 3.3.2 低频采集器非线性优化仿真分析 |
| 3.4 低频拾振系统仿真分析 |
| 3.4.1 低频拾振系统稳态磁场仿真 |
| 3.4.2 低频拾振系统振子的三维受力分析 |
| 3.5 感应线圈特性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 低频振动能量采集器的实验优化及测试 |
| 4.1振子受力实验 |
| 4.1.1 测力计 |
| 4.1.2 振子受力测试 |
| 4.2 感应线圈厚度优化 |
| 4.2.1 振动测试平台 |
| 4.2.2 单匝线圈开路电压 |
| 4.2.3 感应线圈厚度优化 |
| 4.3 输出性能测试 |
| 4.3.1 输出电压测试 |
| 4.3.2 同类型振动能量采集器的性能对比 |
| 4.4 能量管理模块 |
| 4.4.1 整流电路 |
| 4.4.2 低频振动能量采集器整流验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 致谢 |
（5）基于微立体光刻成型技术制备压电陶瓷性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 压电陶瓷成型技术 |
| 1.2.1 减材制造成型 |
| 1.2.2 增材制造成型 |
| 1.3 微立体光刻成型技术制备压电陶瓷研究现状 |
| 1.3.1 微立体光刻成型技术制备PZT压电陶瓷 |
| 1.3.2 微立体光刻成型技术制备PMN-PT压电陶瓷 |
| 1.3.3 微立体光刻成型技术制备BT无铅压电陶瓷 |
| 1.4 课题研究依据和关键问题 |
| 1.5 课题研究内容与论文结构 |
| 第二章 微立体光刻成型压电陶瓷技术路线 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.2.1 压电陶瓷粉体 |
| 2.2.2 光固化树脂 |
| 2.3 实验设备 |
| 2.4 实验方法 |
| 2.4.1 浆料制备 |
| 2.4.2 光固化成型 |
| 2.4.3 热处理 |
| 2.5 性能测试 |
| 2.5.1 机械力学性能测试 |
| 2.5.2 电学性能测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 PZT压电陶瓷的光刻成型及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 PZT压电陶瓷浆料制备 |
| 3.2.2 PZT压电陶瓷光固化成型 |
| 3.2.3 PZT压电陶瓷坯体热处理 |
| 3.2.4 性能测试 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 机械力学性能结果与讨论 |
| 3.3.2 电学性能结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 LS-KNN无铅压电陶瓷的光刻成型及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 LS-KNN无铅压电陶瓷浆料制备 |
| 4.2.2 LS-KNN无铅压电陶瓷光固化成型 |
| 4.2.3 LS-KNN无铅压电陶瓷坯体热处理 |
| 4.2.4 性能测试 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 机械力学性能结果与讨论 |
| 4.3.2 电学性能结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（6）微纳通道谐振器检测与表征中的动力学问题（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 设计原理与表征 |
| 2.1 悬浮质量检测 |
| 2.1.1 动力学原理 |
| 2.1.2 检测方法 |
| 2.1.3 质量分辨率与谐振器设计 |
| 2.1.4 颗粒位置表征 |
| 2.2 生物颗粒表征 |
| 2.2.1 密度表征 |
| 2.2.2 生长率表征 |
| 2.3 流体性质表征 |
| 2.3.1 密度检测 |
| 2.3.2 黏度检测 |
| 3 动力学问题 |
| 3.1 稳定性 |
| 3.2 品质因子 |
| 3.3 谐振频率 |
| 3.4 频率稳定性 |
| 4 总结与展望 |
（7）基于压电效应的宽带振动能量采集系统和无铅纳米发电机的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 基于压电效应的振动俘能系统研究现状 |
| 1.2.1 压电拾振结构 |
| 1.2.2 能量采集电路 |
| 1.2.3 无铅压电材料及纳米发电机 |
| 1.3 课题的提出和意义 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 第二章 插指式压电拾振结构和电压同步控制处理电路的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 插指式拾振结构模型建立及有限元仿真分析 |
| 2.2.1 插指式拾振结构设计 |
| 2.2.2 插指式能量采集器固有频率分析 |
| 2.3 插指式拾振结构模型加工与测试 |
| 2.3.1 拾振结构的加工及测试平台介绍 |
| 2.3.2 电学性能测试与分析 |
| 2.4 电压同步控制处理电路的设计与实现 |
| 2.4.1 电路设计思想及原理 |
| 2.4.2 能量采集电路仿真与调试 |
| 2.5 插指式压电俘能系统性能测试 |
| 2.5.1 实际电路图及测试系统搭建 |
| 2.5.2 串/并联插指式俘能系统测试与分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 非对称插指式宽带拾振结构和能量管理电路的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 非对称插指式拾振结构模型建立及有限元仿真分析 |
| 3.2.1 非对称插指式压电采集结构建模 |
| 3.2.2 插指式结构宽频效果影响因素分析 |
| 3.3 非对称插指式拾振结构模型加工与测试 |
| 3.3.1 拾振结构加工 |
| 3.3.2 电学性能测试与分析 |
| 3.4 非对称插指式俘能系统的测试 |
| 3.4.1 能量管理电路的设计 |
| 3.4.2 系统自供电性能测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于模态分离技术的阵列式低频宽带压电拾振结构的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 阵列式压电拾振结构有限元模型建立及仿真分析 |
| 4.2.1 3~*n阵列式拾振结构模型建立 |
| 4.2.2 模态分离技术机理分析 |
| 4.2.3 阵列式结构宽频效果影响因素分析 |
| 4.3 3~*5阵列式压电拾振结构模型加工与测试 |
| 4.3.1 阵列式压电拾振结构加工 |
| 4.3.2 频率响应及电学性能测试与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 BaTiO_3/C/PDMS无铅压电复合薄膜及其纳米发电机的应用研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 BaTiO_3基纳米材料的制备及表征 |
| 5.2.1 试剂与实验仪器 |
| 5.2.2 样品的表征方法 |
| 5.2.3 BaTiO_3纳米材料的合成与形貌表征 |
| 5.2.4 BaTiO_3/C/PDMS复合纳米薄膜的制备 |
| 5.3 BaTiO_3/C/PDMS复合纳米薄膜的性能测试 |
| 5.3.1 电学性能分析 |
| 5.3.2 压电性能增强机理分析 |
| 5.3.3 BaTiO_3/C/PDMS纳米发电机的性能测试 |
| 5.4 基于复合压电材料的非对称插指式拾振结构性能测试 |
| 5.4.1 BaTiO_3/PDMS基和BaTiO_3/C/PDMS基拾振结构的加工 |
| 5.4.2 不同压电材料拾振结构的性能比较 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 BaTiO_3/GO/PDMS无铅压电复合薄膜及其纳米发电机的应用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 BaTiO_3/GO复合纳米材料的制备与表征 |
| 6.2.1 试剂与实验仪器 |
| 6.2.2 BaTiO_3/GO复合材料的合成与形貌表征 |
| 6.2.3 BaTiO_3/GO/PDMS复合纳米薄膜的制备 |
| 6.3 BaTiO_3/GO/PDMS复合纳米薄膜发电机性能测试 |
| 6.3.1 介电与电导性能测试 |
| 6.3.2 铁电性能测试与分析 |
| 6.3.3 电学性能分析 |
| 6.3.4 复合薄膜性能增强机理分析 |
| 6.4 BaTiO_3/GO/PDMS基非对称插指式拾振结构的性能分析 |
| 6.4.1 BaTiO_3/GO/PDMS基拾振结构的加工及性能测试 |
| 6.4.2 不同压电材料拾振结构的性能对比与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间发表的论文及获得的成果 |
（8）微悬臂梁微细超声制备及其机械特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微悬臂梁概述 |
| 1.2 微悬臂梁的常用制备方法 |
| 1.3 微细超声加工研究现状 |
| 1.3.1 材料去除机制 |
| 1.3.2 微细超声孔加工与成形加工 |
| 1.3.3 存在的主要问题 |
| 1.4 课题研究目的与主要内容 |
| 1.5 各章节内容安排 |
| 第二章 微悬臂梁微细超声加工系统关键技术 |
| 2.1 超声波发生器 |
| 2.2 匹配电路 |
| 2.2.1 阻抗匹配 |
| 2.2.2 调谐匹配 |
| 2.3 自动频率跟踪 |
| 2.3.1 频率跟踪原理 |
| 2.3.2 锁相环频率跟踪 |
| 2.4 超声振动系统 |
| 2.4.1 力学模型与阻抗分析 |
| 2.4.2 等效阻抗及负载特性分析 |
| 2.5 自动进给调节系统 |
| 2.5.1 自动进给调节特性 |
| 2.5.2 自动进给调节系统基本组成 |
| 2.5.3 恒速恒力控制进给系统 |
| 2.5.4 等效阻抗控制自动进给系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 微悬臂梁微细超声加工系统构建 |
| 3.1 可编程恒流超声电源设计 |
| 3.1.1 总体方案 |
| 3.1.2 供电模块 |
| 3.1.3 信号发生模块 |
| 3.1.4 功率放大模块 |
| 3.1.5 阻抗匹配模块 |
| 3.1.6 DSP模块 |
| 3.1.7 频率跟踪 |
| 3.1.8 温度监控 |
| 3.1.9 电源性能测试 |
| 3.2 超声振动系统设计 |
| 3.2.1 压电换能器的设计与计算 |
| 3.2.2 变幅杆的设计与计算 |
| 3.2.3 工具头 |
| 3.2.4 振动系统性能测试 |
| 3.3 自动进给调节系统设计 |
| 3.3.1 机床Z轴自动进给调节控制 |
| 3.3.2 超声电源与机床Z轴通信 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 微细超声加工系统阻抗特性及微悬臂梁制备 |
| 4.1 工作液循环系统对等效阻抗的影响 |
| 4.1.1 试验平台构建 |
| 4.1.2 工作液浓度与流速对空载等效阻抗的影响 |
| 4.1.3 液路管对等效阻抗的影响 |
| 4.2 微细超声微小孔加工 |
| 4.2.1 工件材料对等效阻抗阈值初值的影响 |
| 4.2.2 孔深对等效阻抗阈值的影响 |
| 4.2.3 磨料粒度与浓度对材料去除率的影响 |
| 4.3 微细超声微悬臂梁制备 |
| 4.3.1 试验平台 |
| 4.3.2 试验条件 |
| 4.3.3 等效阻抗阈值的研究 |
| 4.3.4 磨料粒度的影响 |
| 4.3.5 电流大小的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 超薄玻璃微悬臂梁机械特性研究 |
| 5.1 微悬臂梁上PBZ铁电薄膜制备 |
| 5.1.1 铁电材料 |
| 5.1.2 铁电薄膜 |
| 5.1.3 溶胶-凝胶法 |
| 5.1.4 原料及设备 |
| 5.1.5 溶胶的制备 |
| 5.1.6 薄膜的制备 |
| 5.2 PBZ铁电薄膜性能测试 |
| 5.2.1 测试平台 |
| 5.2.2 测试结果 |
| 5.3 超薄玻璃微悬臂梁机械特性 |
| 5.3.1 微悬臂梁振动模型 |
| 5.3.2 微悬臂梁应变 |
| 5.3.3 微悬臂梁固有频率 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表学术论文及研究成果 |
| 攻读博士学位期间发表(录用)论文情况 |
| 授权发明专利及获奖情况 |
| 攻读博士学位期间参加科研项目情况 |
（9）基于MEMS技术微悬臂梁敏感结构的设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 微悬臂梁传感器研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 研究目的及意义 |
| 1.4 本文主要内容安排 |
| 第2章 微悬臂梁传感器工作原理 |
| 2.1 微梁传感器工作模式 |
| 2.1.1 静态模式 |
| 2.1.2 动态模式 |
| 2.2 微梁传感器驱动方式 |
| 2.2.1 驱动方式对比 |
| 2.2.2 压电效应 |
| 2.3 微梁传感器信号检测方式 |
| 2.3.1 信号检测方式对比 |
| 2.3.2 压阻效应 |
| 2.4 多层结构微梁检测原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 微悬臂梁敏感结构设计与优化 |
| 3.1 微悬臂梁敏感结构设计 |
| 3.2 微悬臂梁敏感结构优化 |
| 3.2.1 驱动层结构优化 |
| 3.2.2 弹性层结构优化 |
| 3.2.3 检测层结构优化 |
| 3.3 微梁传感器性能研究 |
| 3.3.1 输出特性和灵敏度 |
| 3.3.2 过载分析 |
| 3.3.3 模态分析 |
| 3.3.4 响应分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 微悬臂梁传感器制备工艺 |
| 4.1 微梁制备工艺流程 |
| 4.2 微梁功能层关键工艺技术 |
| 4.2.1 SOI技术 |
| 4.2.2 多晶硅纳米膜 |
| 4.2.3 PZT厚膜 |
| 4.3 微梁版图设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（10）基于光学杠杆法的微纳位移测量系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.1.1 微悬臂梁的概况 |
| 1.1.2 微悬臂梁传感器的两种工作模式 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 电容法 |
| 1.2.2 压电法 |
| 1.2.3 压阻法 |
| 1.2.4 光学干涉法 |
| 1.2.5 电子隧穿读出方法 |
| 1.2.6 光波导法 |
| 1.2.7 光学杠杆法及其研究现状 |
| 1.3 研究的主要内容及总体设计方案 |
| 第2章 测量系统的原理及搭建 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 测量系统的基本原理 |
| 2.2.1 光学杠杆的基本原理 |
| 2.2.2 悬臂梁受力弯曲变形的基本原理 |
| 2.3 光路系统的设计 |
| 2.4 测量系统元件的选择及搭建 |
| 2.4.1 光源的选择 |
| 2.4.2 光电位置灵敏度探测器 |
| 2.4.3 信号处理与采集 |
| 2.4.4 被测量样品的制作 |
| 2.4.5 系统的其他元件及整体组成 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 实验测量及实施 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 PSD的线性度测量 |
| 3.3 系统标定与测量分析 |
| 3.3.1 系统灵敏度标定 |
| 3.3.2 悬臂梁挠度测量 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 测量的实验结果分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 系统标定的分辨率的确定 |
| 4.3 悬臂梁挠度测量结果分析 |
| 4.4 实验系统中的误差来源 |
| 4.4.1 系统内部影响因素 |
| 4.4.2 外部影响因素 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 全文总结 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
| A 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| B 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| C 作者在攻读硕士学位期间获得的荣誉 |
四、U形阵列式微机械悬臂梁的研究（论文参考文献）
- [1]仿生原型毫-微牛级力测试技术研究进展[J]. 闫征,王立新,潘盼. 河北科技大学学报, 2021(03)
- [2]结构变形对微带天线的影响机理及应用[D]. 王艳军. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [3]基于MEMS技术U形悬臂梁制作工艺研究及特性模拟[J]. 刘焱,李日东. 水利科技与经济, 2019(08)
- [4]基于永磁吸引力的低频振动能量采集器优化设计[D]. 张朋飞. 西华大学, 2019(02)
- [5]基于微立体光刻成型技术制备压电陶瓷性能研究[D]. 陈韦岑. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [6]微纳通道谐振器检测与表征中的动力学问题[J]. 闫寒,张文明. 力学进展, 2019(00)
- [7]基于压电效应的宽带振动能量采集系统和无铅纳米发电机的研究[D]. 罗翠线. 太原理工大学, 2018(08)
- [8]微悬臂梁微细超声制备及其机械特性研究[D]. 缪兴华. 南京航空航天大学, 2019(09)
- [9]基于MEMS技术微悬臂梁敏感结构的设计[D]. 夏贝贝. 沈阳工业大学, 2018(01)
- [10]基于光学杠杆法的微纳位移测量系统的研究[D]. 张冲. 东北大学, 2017(06)