国家自然科学基金(50775188)
- 作品数：14 被引量：51H指数：5
- 相关作者：马炳和邓进军苑伟政董拴成傅博更多>>
- 相关机构：西北工业大学中国航空规划建设发展有限公司中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术航空宇航科学技术机械工程电子电信更多>>
- 隔热背腔式柔性热膜探头的设计及其微加工
- 2013年
- 为了进一步提高器件性能,设计一种新型隔热背腔式柔性热膜传感器探头结构。借助流体传热耦合仿真和动态响应分析等,确定背腔结构参数;研发针对隔热背腔式柔性热膜探头的双面图形化微加工工艺,获得新型传感器件。对静/动态特性进行对比测试,结果表明:在相同的输入被测量情况下,新结构器件的输出信号量值提高了20%,时间常数由400μs减小到220μs,器件的灵敏度和动态响应性能都获得了有效提升。
- 马炳和郝日鹏邓进军朱鹏飞
- 关键词：仿真微加工
- 基于结构组件库的MEMS概念设计方法被引量：1
- 2010年
- 提出了一种基于结构组件库的MEMS概念设计方法。给出了结构组件的表征形式,探讨了基于功能分解的结构组件模型获取方法,借以形成支持概念设计的结构组件模型库。阐明了MEMS概念设计时如何通过行为匹配自动检索出相关组件及其行为链组合、通过对行为链组合进行功能结构细化获得备选的器件方案。结合航空及空气动力学领域急需的MEMS微型剪应力传感器实例对该概念设计方法进行了阐述。研究表明,该方法对于提高MEMS概念设计效率及方案创新能力、促进MEMS概念设计工具化有积极作用。
- 马炳和王辉苑伟政
- 浮动式剪应力微传感器的标定被引量：2
- 2014年
- 流体壁面剪应力微传感器的精确标定是进行流动测量的基础。分别采用自重加载、离心加载和风洞吹风三种不同方法,对基于电容检测原理的浮动单元剪应力微传感器进行标定与实验研究。对比了三种实验方法和标定的结果,分析了标定过程中的设备、传感器的加工及安装等误差的影响。研究结果表明,标定的传感器灵敏度为30 mV/Pa,三种标定方法的误差在2%以内,采用离心加载标定的误差最小;为进一步减小标定误差提供了改进方法。利用标定后的传感器,在风洞中对标准翼型的定点壁面剪应力值进行了测量,与仿真结果进行对比,二者能够较好吻合。
- 项志杰马炳和邓进军韩蕾秦文君
- 关键词：剪应力微传感器
- 微型热敏剪应力传感器的温度补偿被引量：2
- 2011年
- 微型热敏剪应力传感器在航空航天等领域有重要应用价值,然而基于热敏感原理的间接剪应力测量会引入流体环境温度的影响。结合热敏剪应力传感器的热交换模型,研究了流体环境温度变化的影响机理。分析了常用温度修正方法的应用局限性,设计了结合流体温度、从信号处理角度修正传感器输出的温度补偿方法,没有增加电路复杂程度,显著提高了测量精度。测试实验表明:当流体环境温度在10～20℃范围变化时,温度造成的输出信号偏移误差从原来的2%/℃降低到了0.5%/℃,证明了该方法的有效性。
- 杨少华马炳和
- 关键词：热敏传感器温度补偿环境温度
- 用于壁面切应力测量的微传感器设计被引量：8
- 2010年
- 壁面切应力的测量是流体动力学领域中一项非常重要的测试任务,采用MEMS技术设计、加工的微型切应力传感器能够为壁面切应力的测量提供新的手段。微传感器设计过程中推导其浮动单元线性位移与弹性梁宽度的关系,通过限位装置提高了微传感器的抗过载能力。有限元仿真结果与试验模态分析的最大偏差为8.2%,表明仿真过程中对结构进行的简化以及单元的选取是合理的。加工过程中,采用等离子刻蚀工艺形成传感器的结构,湿法刻蚀工艺完成浮动单元的释放,所加工传感器的整体尺寸为3.4 mm×2.5 mm×0.6 mm。开发了一种封装结构实现传感器与壁面的平齐安装。风洞试验结果说明在0～30 m/s风速范围内传感器的灵敏度为51.2 mV/Pa,该传感器可以用于壁面切应力的测量。
- 吕海峰姜澄宇邓进军马炳和苑伟政
- 关键词：微传感器仿真风洞试验
- 柔性热敏薄膜传感器阵列工艺研究被引量：2
- 2011年
- 分析了热敏薄膜传感器测量流场温度和壁面剪应力的原理,选择聚酰亚胺为衬底材料,金属镍为热敏材料,提出了一种电镀引线的柔性热敏薄膜传感器阵列结构及其制作工艺。经热敏性能测试,该柔性热敏薄膜传感器阵列结构简单,可贴附于高曲率复杂表面,实现非破坏动态流场参数测量。
- 傅博马炳和邓进军董拴成
- 关键词：电镀
- 工艺偏差对压阻式硅微压力传感器性能的影响被引量：1
- 2010年
- 工艺实践表明,采用体硅湿法刻蚀工艺加工压阻式微型压力传感器时,敏感膜片会存在厚度偏差,电阻条偏离应力最大区域导致位置偏差,电阻条偏离期望的[110]晶向造成角向偏差。结合工艺实验并借助有限元法分析了上述几种主要工艺偏差对灵敏度、线性度等性能的影响。研究表明,2μm的厚度偏差会使灵敏度下降大约10%,线性度会明显下降;位置偏差会使敏感元件偏离应力最大区域而降低灵敏度;5°的电阻条角向偏差会使灵敏度下降大约3%。相关研究可为最大程度减小工艺偏差的影响提供参考依据。
- 冯立杰马炳和马志波朱延波
- 关键词：灵敏度线性度有限元法
- 面向壁面剪应力测量的底层隔板微敏感结构设计与制造被引量：2
- 2013年
- 采用MEMS技术加工的底层隔板能够为壁面剪应力的测量提供新的手段。利用有限元法(FEM)建模仿真、正交实验设计以及各因素的极差分析,考查了微敏感结构宽度、厚度和凸出壁面高度对底层隔板固有频率和压阻灵敏度的影响规律,完成了底层隔板的结构优化设计。仿真结果显示:微敏感结构厚度对隔板固有频率和灵敏度影响最大,提升敏感结构高度能够有效提高压阻灵敏度,固有频率和压阻灵敏度受微敏感结构宽度变化影响很小。基于绝缘体上硅技术,利用电感耦合等离子体刻蚀工艺形成底层隔板结构,反应离子刻蚀工艺完成对敏感结构的释放,所加工底层隔板的整体尺寸为5.9mm×10.1mm×0.39mm。底层隔板的动态特性测试表明样件固有频率为1 453.1Hz,与有限元仿真结果的最大偏差为4.4%。
- 马骋宇马炳和孙海浪庄成乾
- 关键词：MEMS绝缘体上硅正交实验设计
- 溅射-电镀微成型制造柔性热膜传感器阵列被引量：4
- 2011年
- 为了实现流场壁面剪应力等动态定点分布测量,提出了一种新的柔性热膜传感器阵列结构,并介绍了其制作工艺。旋涂并升温固化制备聚酰亚胺柔性薄膜衬底,在衬底上溅射沉积金属镍膜,并用剥离工艺成型热敏电阻元件阵列及其引线区底膜。然后在引线区底膜上电镀沉积铜膜,再剥离成型铜引线。通过电镀可以经济快速地获得较厚的引线铜膜,使得引线电阻远小于热敏元件阻值,有利于减小引线的热敏干扰。经热敏性能测试,其电阻温度系数达到3.6×10-3/℃以上,线性度优于0.7%,并且热敏响应速度极快;结合风洞试验验证了该传感器测量壁面剪应力的有效性,并且获得了较好的测量重复性。该传感器阵列结构简单,工艺成本和复杂度较低,提高了用于非平面应用时柔性热膜元件与引线间的连接可靠性,为高曲率表面的非破坏性动态流场参数测量提供了新手段。
- 马炳和傅博李建强邓进军董拴成
- 关键词：溅射电镀剪应力
- 含大规模端口的MEMS宏模型提取及角度参数化
- 2010年
- 针对含大规模输入输出端口的MEMS结构,提出分块叠加Arnoldi方法提取其宏模型,针对MEMS器件中广泛存在几何形状相同而初始方位不同的结构,采用矩阵坐标变换实现宏模型的角度参数化,解决宏模型的重复提取问题。最后,结合一种微型可编程光栅的设计验证了宏模型的效率与精度,与有限元仿真结果进行比较,基于宏模型的MEMS器件系统级仿真结果相对误差小于2%,时域仿真速度提高了45倍。
- 徐景辉苑伟政常洪龙虞益挺马炳和
- 关键词：微机电系统宏模型叠加法系统级仿真
