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MEMS微E+E位移傳感器的納米定位工作臺研制
過去幾十年中,以壓電陶瓷致動的精密定位技術得到了長足的發展,已經廣泛應用到微系統、生物工程、醫學等領域。本課題針對現有的微E+E位移傳感器難于實現高集成度和小型化的缺陷,研制了一種集成電橋輸出的硅基壓阻式微E+E位移傳感器,并以硅基壓阻式微E+E位移傳感器為核心建立了一個精密定位系統,為硅基壓阻式微E+E位移傳感器在精密定位領域中的應用奠定了基礎,也為精密定位系統實現高集成度、小型化提供了可能。

MEMS微E+E位移傳感器的納米定位工作臺研制
首先采用整體設計的方法,建立了系統的初級模型,確定了工作臺與傳感器的連接方式。然后對工作臺臺體進行設計分析,通過對柔性鉸鏈靜力學建模以及應力仿真分析,確定了臺體的具體尺寸結構,并總結了平行板式柔性鉸鏈結構的設計準則。 設計了具有高剛度、高靈敏度的十字梁式傳感器結構,并對該結構進行了數學建模、仿真分析,得到了結構的*參數;根據MEMS加工工藝計算出了壓阻條的長度和寬度,根據設計目標的要求,確定了壓阻條在十字梁上的具體位置和排布方式。設計了傳感器的制備工藝流程,并繪制了版圖。針對傳感器輸出信號小的問題,設計了專門的傳感器信號采集放大電路。同傳統的模擬E+E位移傳感器轉換器相比,數字化的E+E位移傳感器智能轉換器具備更佳的穩定性以及更優秀的可操作性,同時擁有與計算機通訊的功能。文中開發了一種新型的數字化軟件可調的E+E位移傳感器智能轉換器。針對壓阻式傳感器受溫度影響大的問題,設計了以MAX1457芯片為核心的傳感器溫度補償電路。建立了以單神經元自適應PID算法為基礎的控制系統。通過與傳統PID控制算法的比較,證明了單神經元自適應PID算法具有更好的抗干擾能力和環境適應能力,從而能夠保證系統具有很好的控制精度。 zui后,對所研制的硅基壓阻式E+E位移傳感器進行了實驗分析,通過對傳感器各個性能指標的測試,驗證了傳感器具有的高靈敏度和高精度。

MEMS微E+E位移傳感器的納米定位工作臺研制
建立起了精密定位系統,通過對系統穩定時間和重復定位精度的測試,證明了所設計的系統*設計目標要求。在MEMS微E+E位移傳感器與微定位系統有機集成方面做了有益的嘗試,為精密定位系統小型化、集成化發展奠定了基礎。