1 上海交通大学 微米/纳米加工技术国家级重点实验室
2 微纳电子学系, 上海 200240
设计了一种可以实现二维风速测量的电容式纤毛传感器, 其特点为通过差分电容检测流速, 传感器运动结构所对应的背硅被完全刻蚀。采用有限元分析软件, 通过流体-固体-静电场的多物理场仿真, 分析得到了传感器的差分电容与风速的变化关系。结合电容传感器AD7746的理论精度, 计算得出传感器的风速灵敏度为0.25mm/s。此外, 设计了基于SOI硅片的传感器微加工制备的工艺流程。
1 上海交通大学 1. 微米/纳米加工技术国家级重点实验室
2 2. 微纳电子学系, 上海 200240
针对MEMS器件背面引线的需求, 提出了一种基于玻璃通孔(TGV)加工方法的10.16cm(4inch)圆片衬底的制备工艺流程。首先深硅刻蚀导电硅片, 然后将硅片和玻璃片阳极键合, 随后将键合后的玻璃-硅圆片经高温加热, 使玻璃填充至硅片中, 再依次研磨抛光玻璃-硅圆片的正面玻璃和背面硅, 直至硅与嵌入玻璃在同一平面, 最后得到了厚度为258μm的4inch圆片衬底, 其轮廓算术平均偏差、轮廓最大高度、微观不平度十点高度的平均值分别为13, 71和49nm。此外, 测得圆片中硅导通柱电阻率为0.023Ω·cm。
阳极键合 表面粗糙度 硅导通柱 TGV TGV anode bonding surface roughness silicon via
针对可重复使用运载器(RLV)再入过程中存在的未知干扰、不确定性以及舵面部分失效(PELF)等问题, 基于增量反演法(IBS)和跟踪微分干扰补偿器(TDDC)设计了鲁棒容错控制律。首先, 对姿态角回路和角速率回路分别设计增量控制律, 并引入误差积分项增强系统的鲁棒性。其次, 对于传统增量反演法直接忽略掉的慢变项和泰勒展开高阶项, 基于Sigmoid跟踪微分器设计了适用于IBS控制律的干扰补偿器对其进行估计和补偿。最后, 仿真结果表明, 相比于传统的增量反演法, 所设计的控制律指令跟踪精度更高。
改进增量反演法 跟踪微分干扰补偿器 可重复使用运载器 鲁棒容错控制 improved incremental backstepping TDDC RLV robust fault-tolerant control
1 上海交通大学 1. 微米/纳米加工技术国家级重点实验室
2 2. 微纳电子学系, 上海 200240
针对流速传感器的高分辨率需求, 提出了一种基于双稳态势能调节的仿生纤毛流速传感器。该传感器由纤毛、电极层、上部结构层、中间连接层和下部支撑层等多层结构构成, 其中上部结构层一方面采用不对称梳齿结构实现差分电容检测, 另一方面布置周期性调制梳齿实现系统势能函数呈现双稳态。通过流体-固体力学-静电多物理场耦合分析, 得到电容随流速的变化关系, 分辨率优于0.001m/s, 另外通过调制梳齿的静电场分析, 绘制出系统势能函数曲线。最后, 基于MEMS加工技术, 通过设计合理的工艺流程制备出了该传感器。
双稳态 电容 纤毛 流速传感器 MEMS MEMS bistable capacitance hair flow sensor
针对可重复使用运载器(RLVs)再入过程中的不确定、舵面失效及饱和的容错控制问题, 提出了一种基于固定时间干扰观测器(FTDO)结合辅助抗饱和系统的反步控制策略。首先, 设计一种基于超螺旋理论的固定时间干扰观测器, 除保证对系统中干扰、不确定和舵面失效作用的准确估计外, 还能有效提高对变频干扰的估计精度。其次, 针对RLV再入时舵面易发生饱和故障的问题, 设计辅助补偿系统以使舵面尽快退出饱和状态。仿真结果表明, 该容错控制方法有效解决了舵面的部分失效及饱和问题, 对干扰和不确定有较强的抑制作用, 能够提高RLV再入段姿态控制系统的控制精度和鲁棒性能。
可重复使用运载器 容错控制 反步控制 固定时间干扰观测器 变频干扰 抗饱和 RLV fault-tolerant control backstepping control FTDO disturbance with variable frequencies anti-saturation
上海交通大学 微纳电子学系, 微米/纳米加工国家级重点实验室, 上海市北斗导航与位置服务重点实验室, 上海 200240
针对流速传感器大多存在测量量程小、柔性小而无法适应较大量程和复杂曲面的测量问题, 提出了一种宽量程柔性MEMS流速传感器, 结合热损失和热温差的工作原理实现对流速的测量。选取聚酰亚胺(PI)作为柔性衬底材料和铂(Pt)薄膜为热敏材料, 采用金属牺牲层MEMS工艺制造了带空腔的柔性流速传感器芯片, 尺寸为9 mm×7 mm×30 μm。设计了采用双惠斯通电桥的恒温差测控电路。测量结果表明: 制造的柔性MEMS流速传感器的TCR为0.2418%/℃, 实验实现了0~36 m/s的输入风速测量, 在低速、高速段内的灵敏度分别为2和0.295 mV/(m/s)。同时, 测量电路还展现出良好的温度补偿效应。所提出的柔性MEMS流速传感器具有宽量程、测试精度高、灵敏度高和易于实施温度补偿的优点, 有望用于航空航天、**等领域。
流速传感器 柔性 双电桥电路 恒温差模式 MEMS MEMS flow sensor flexible double bridge circuit constant temperature difference mode
华东交通大学材料科学与工程学院 载运工具与装备教育部重点实验室, 江西 南昌 330013
采用激光熔覆技术用半导体激光器在45#钢上制备了CNTs/SiC/Ni60A复合涂层, 分别运用蔡司AxioVert.A1金相显微镜、M-2000型磨损试验机、HXD-1000TMB/LCD显微硬度计研究了CNTs含量对合金显微组织、磨损性能、显微硬度的影响, 并结合了SEM、EDS和XRD对涂层进行了更综合、具体的显微分析和物相分析。研究表明, 随着CNTs含量的增大, 涂层的显微硬度和耐磨性均先增大后降低;而摩擦系数则先减小后增大, 当CNTs含量为3%时, 涂层宏观表面光滑, 未见明显的气孔和裂纹; 涂层显微组织分布均匀, 主要以等轴晶形式存在, 且涂层性能也最好, 显微硬度最大值为1 058.3 HV0.2; 耐磨损性能也最好且主要以粘着磨损为主, 磨损量为0.001 1 g, 摩擦系数为0.181。
激光熔覆 CNTs含量 显微组织 摩擦系数 磨损率 laser cladding CNTs content microstructure coefficient of friction wear rate
1 上海交通大学 电子信息与电气工程学院 微米/纳米加工技术国家级重点实验室, 薄膜与微细技术教育部重点实验室, 上海市北斗导航与位置服务重点实验室， 上海 200240
2 上海航天控制技术研究所 惯性工程技术研究中心，上海 201109
提出了一种新型的基于阳极键合的硅微圆盘多环谐振陀螺的结构设计及其制作方法。该种陀螺采用MEMS工艺制作而成，基底材料为肖特BF33玻璃，电极和谐振器均由单晶硅片加工而成，肖特BF33玻璃与单晶硅片通过阳极键合工艺键合在一起。介绍了该种陀螺的基本结构、工作原理，并进行了仿真分析，得出该种陀螺具有较小的频率分裂，表现出陀螺效应。最后，通过MEMS工艺进行了实际加工，得到了该种陀螺的实验样品。
阳极键合 圆盘多环谐振陀螺 MEMS工艺 anodic bonding disc resonator gyroscope MEMS technology
1 武汉邮电科学研究院 光纤通信技术和网络国家重点实验室, 武汉 430074
2 烽火通信科技股份有限公司, 武汉 430074
将空分复用技术与DWDM(密集波分复用)技术相结合, 在国内首次实现了560 Tbit/s相干光双偏振DFT-s(离散傅里叶变换)OFDM(正交频分复用) 32QAM(正交幅度调制)信号传输10 km单模7芯光纤的演示实验。系统使用了16个独立光源产生375个25 GHz栅格的DWDM信道, 单芯传输容量为85.91 Tbit/s, 7芯传输总容量为601.36 Tbit/s。系统使用普通FEC(前向纠错)编码, 解码门限为3.8×10-3, 编码冗余为7%, 系统净传输速率为562.02 Tbit/s, 净谱效率为59.95 bit/s/Hz。
单模7芯光纤 相干光 OFDM 密集波分复用 single-mode 7 core fiber coherent optical OFDM DWDM
Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 State Key Laboratory of Optical Communication Technologies and Networks, Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications, Wuhan 430074, China
From 2010 to 2015, the Wuhan Institute of Posts and Telecommunications (WRI) had undertaken the national key basic research development program project ‘ultra-high speed, ultra-large capacity, ultra-long distance (3U) optical transmission based research’ as the leading agency. Under the support of the project, we have obtained a series of achievements in scientific research and engineering. Some of the results have been widely used in commercial systems. This Review will make a preliminary summary of the achievements during the past 5 years.
060.0060 Fiber optics and optical communications 250.0250 Optoelectronics 070.0070 Fourier optics and signal processing Chinese Optics Letters
2016, 14(12): 120003
