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文献检索:
  • 基于扭转谐振模式3D-AFM的微结构侧壁形貌检测
  • 针对半导体器件微结构侧壁关键尺寸检测需求,设计了一套三维原子力显微镜(3D-AFM)系统.该系统采用针尖末梢为喇叭口形的悬臂梁探针,以扭转谐振模式实现横向轻敲扫描.介绍了该3D-AFM系统的结构组成和工作原理,对系统的横向检测灵敏度进行了标定,获得了喇叭口针尖与样品侧壁横向接近过程中探针扭转振幅的变化曲线.利用该系统对栅格标样侧壁局部形貌进行了线扫描和面扫描,所得轮廓具有较好的重复性,且测量所得形貌特征与常规轻敲模式扫描结果一致,表明本文所述3D-AFM系统及工作模式能够用于微结构侧壁形貌的检测.
  • 基于核密度估计的纳米线识别和定位
  • 针对基于扫描电子显微镜(SEM)的纳米操作系统中,SEM图像噪声大,难以实现小目标物体(纳米线)的识别等问题,利用核密度估计来识别纳米线,以实现其精确定位.首先,利用核密度估计实现阈值分割,以便实现纳米线提取;然后,利用图像处理中的细化算法,获取纳米线的中线方程;最后,利用纳米线的中线方程和纳米线图像,用基于梯度方向高斯曲线拟合方法实现对纳米线的精确定位.实验数据表明,核密度估计可以实现对纳米线的准确识别,在纳米线的定位方面具有很好的准确性和可靠性.
  • 磁流变抛光连续加工状态下去除函数稳定控制
  • 在长时间连续加工情况下,即使稳定控制工艺参数,磁流变抛光材料去除效率仍会出现下降.通过仿真认为,去除效率的下降对于大口径工件的高精度修形而言不可忽略.通过材料去除机理分析、磁流变液微粒观测以及X射线衍射测试,认为去除函数发生变化是磁流变液中抛光颗粒消耗所致.基于液体抛光效率随抛光颗粒浓度增大而趋于饱和的规律,提出了定时定量添加过饱和磁流变抛光液使去除函数得到稳定控制的方法.通过实验,去除函数体积去除效率在达到饱和后波动率小于1%.最后对大口径光学元件进行修形,验证了控制方法的有效性.
  • 高刚度气体静压导轨设计分析
  • 采用有限差分法求解气体静压润滑的二维Reynolds方程,其静态特性规律显示减小节流孔径可以提高气体静压导轨刚度,但是减小了气膜最佳工作间隙,对节流面的面形精度提出了更高的要求.采用直径50μm的节流孔,在50mm×50mm的滑块上实现了50N/μm的最大刚度,并且试验结果与理论计算基本一致,从工程上验证了减小节流孔径实现高刚度的可行性.根据理论分析优化了导轨上滑块的节流孔的布局,设计了基于直径50μm节流孔的高刚度气体静压导轨;直径50μm节流孔对应的气膜工作间隙为5~7μm.采用光学加工的方法研制了基于光学材料(K9玻璃)的气体静压导轨,其良好的面形精度满足了小间隙气膜的润滑要求.
  • 基于机器视觉的半球面微小孔位置的精密测量系统
  • 针对精密零件的半球表面上微小功能孔的位置测量需求,研制了一套基于二维扫描机构、图像获取单元和精密隔振工作台的机器视觉测量系统.本文提出了基于二维正交旋转扫描测量微小孔孔间位置的理论方法和数学模型,探讨了在图像处理过程中小孔边缘的提取算法以及小孔空心位置的计算方法.为了验证测量系统对半球面微小孔位置的测量能力,实验中选用了半球面半径为60mm、小孔半径为2mm的工件作为测量对象;利用光学准直仪验证了小孔位置的测量重复性和测量精度等性能指标,实验结果显示测量重复性误差为1.0″和1.4″,在微孔位置测量偏差的极大值为2.13″和4.13″.
  • 金属基压电扫描振镜的设计与测试
  • 本文设计了一维金属基压电扫描振镜并进行了性能测试.该振镜利用金属微铰链梁将压电振子的伸缩振动转化为硅反射镜的旋转振动,具有扫描角度大、可靠性高、成本低廉的特点.首先,建立了压电振镜的有限元模型,通过模态分析和谐振响应分析得到了振镜的谐振模态以及扫描角度极限随铰链梁尺寸和位置的变化关系.接着,制备了由压电振子、钢片基底和硅反射镜组成的振镜样机.最后,对振镜的幅频特性进行了性能测试.结果表明:2mm×2mm的反射镜在120Vpp的电压驱动下可在谐振频率5.34kHz处产生21°的扫描角度.随着驱动电压幅值的增加,一阶扭转谐振频率会略微下降.振镜样机Q值达144,扫描角度与驱动电压幅值呈线性关系.该振镜具有较大的镜面尺寸和扫描角度,制作工艺简单、抗冲击性能好,可满足流式细胞扫描成像高分辨率和模块化、批量化的应用需求.
  • 四自由度压电微夹钳的结构设计及尺寸参数优化
  • 为提高微夹钳操作微对象时的灵活性,探索四自由度压电微夹钳的实现问题,将制成相应形状并分割驱动电极的两片压电陶瓷晶片进行粘结,制作出微夹钳,并将两组空间垂直交叉的横向逆压电效应作用于钳指上,使单个钳指产生夹持方向和垂直于夹持方向的微位移,从而使整个微夹钳(两个钳指)具有4个自由度.在综合考虑微夹钳输出位移、固有频率、制作工艺的情况下,采用有限元分析方法,对钳指长度、宽度、厚度进行了优化,对优化后微夹钳的输出位移和振型进行了分析.对微夹钳的输出位移进行了测试,结果表明:在60V的最高驱动电压作用下,左、右两钳指沿夹持方向的最大位移分别为25.6μm、24.3μm,沿垂直于夹持方向的最大位移分别为32.1μm、30.9μm;两钳指的输出位移具有良好的重复性.
  • 基于MEMS的固体燃料微推进技术研究进展
  • 随着航天器小型化的发展,微推进技术研究具有十分迫切和重要的意义.基于微机电系统(MEMS)的固体燃料微推进器(MSPT)具有诸多优点,已成为微推进技术研究热点.介绍了MSPT的研究背景及优势,综述了国内外基于MEMS的固体燃料微推进器的结构与装配、点火部分研究、推进剂研究、推力测试装置设计、模型及数值模拟方面的研究进展.分析了目前研究中存在的问题和不足之处,并展望了未来研究的重点和改进方向.
  • 近距离微型广角加力燃烧室点火过程观测系统
  • 由于加力燃烧室尾喷口环境恶劣,难以近距离对其进行观测,传统方法采用远距离观测,成像效果不佳.本文提出一种用于可见光波段的微型广角观测系统方案,使用微型相机,与水冷保护管相结合,可直接在尾喷口后1~2m位置对加力燃烧室点火过程进行观测.相机直径7mm,水冷管直径可达20~30mm,视场角最大可迭50°.在模拟实验中,对靶标成像清晰,细节明显.通过视觉成像技术对航空发动机加力燃烧室内部区域工作过程进行观测,得到的观测结果可用于对点火、火焰稳定性和燃烧均匀性的定性评价.
  • 基于多尺度二维相关拉曼光谱的橄榄油掺杂检测
  • 尝试引入二维相关光谱(two-dimensional correlation spectroscopy,2DCOS)法应用于橄榄油掺杂检测,以提升常规拉曼光谱的分辨率及检测准确度.在外界温度微扰下,二维相关拉曼光谱法能够准确反映橄榄油组成成分以及官能团的变化情况,这些变化随着掺杂油含量和种类的差异而呈现相应的特征信息,进而为实现橄榄油中掺杂其他劣质油的定量分析提供可靠的依据.在二维相关拉曼光谱技术的基础上,结合多维偏最小二乘方法(N-way partial least square,NPLS)与多尺度建模(multi-scale modeling,MM)思想,利用二维相关光谱所提取的二维信息,建立了多尺度二维相关拉曼光谱模型.计算结果表明,多尺度二维相关拉曼算法显著提升了常规拉曼光谱分析模型的精度和可靠性,不仅准确挖掘出了掺杂橄榄油光谱中新的表征信息,而且能克服噪声和基线带来的干扰,使得拉曼光谱分析更加简单、可靠,有望在复杂体系光谱分析中得到广泛的应用.
  • 基于GPS和高精度实时时钟的时间同步方法
  • 时间同步在航天测控、卫星遥感、军事靶场、视觉测量、电力运输等领域有重要意义.针对计算机时间系统分辨率低的问题,提出使用全球定位系统(GPS)接收机的整秒脉冲信号和串口时间信息,作为高精度的时间源,具有高频率稳定性的时间模块与该时间源同步;计算机通过RS232串口从时间模块获取时间信息,利用模拟精密时间协议时间同步方法的过程,测量串口通信过程中的延时并补偿,完成计算机高精度时间同步.通过整秒脉冲比对的方法测试时间同步的精度.实验表明,时间同步方法的同步精度优于500μs.
  • 防护热板法装置热板功率损失的补偿方法
  • 在防护热板法装置中,沿整个隔缝的温度分布是不均匀的,导致热板与护板间的功率损失,影响导热系数测量的准确度.针对该问题提出一种补偿方法,通过计算热板功率损失修正热板功率,使修正后热板的功率准确反映理想一维条件下流过试件的热流量,从而提高导热系数测量准确度.实验结果显示,通过提出的补偿方法测得的导热系数准确度达到±2%,有效地解决了由于隔缝温度不平衡而造成的测量导热系数不准确的问题.
  • 基于人脸视频的非接触式心率测量方法
  • 基于独立成分分析(ICA)和完全总体经验模态分解(CEEMD)方法,从人脸视频中提取脉搏波,进行心率测量.用摄像头非接触地拍摄人脸并从中提取R、G、B通道源信号,即皮肤颜色变化信号,利用ICA对其进行分析得到含噪脉搏信号,再用CEEMD将其分解,提取出脉搏波后用频谱分析计算得到心率.通过实验验证该方法与脉搏血氧仪测量结果具有很好的一致性.利用该非接触式测量方法可以准确地测出人体的心率,操作简单,适用于双盲实验,且自适应的脉搏波提取算法省略了传统线性滤波器的参数选取过程,大大减少了测量者的工作量.
  • [纳米技术]
    基于扭转谐振模式3D-AFM的微结构侧壁形貌检测(刘璐;徐建国;吴森;张锐;徐临燕;胡晓东)
    基于核密度估计的纳米线识别和定位(李东洁;王德宝;张越)
    [精密加工]
    磁流变抛光连续加工状态下去除函数稳定控制(阳灿[1,2];彭小强[1,2];胡皓[1,2];董国正[1,2])
    高刚度气体静压导轨设计分析(陈小刚[1,2];彭小强[1,2];铁贵鹏[1,2];关朝亮[1,2];郭蒙[1,2])
    [微机电系统]
    基于机器视觉的半球面微小孔位置的精密测量系统(黄劼;许斌)
    金属基压电扫描振镜的设计与测试(马玉婷[1,2];陈忠祥[1,2];王策[1,2];严心涛[1,2])
    四自由度压电微夹钳的结构设计及尺寸参数优化(王子宾;崔玉国;孙庆龙;郑军辉;邬亮恩)
    基于MEMS的固体燃料微推进技术研究进展(刘建忠;梁导伦;汪洋;杨玉新;施伟;周俊虎)
    [精密测量]
    近距离微型广角加力燃烧室点火过程观测系统(胡智涌;段发阶)
    基于多尺度二维相关拉曼光谱的橄榄油掺杂检测(陈达;许云涛;李奇峰;于苓;金涌;徐可欣)
    基于GPS和高精度实时时钟的时间同步方法(王向军[1,2];张亚元[1,2];张龙祥[1,2])
    防护热板法装置热板功率损失的补偿方法(李艳宁;张云川)
    基于人脸视频的非接触式心率测量方法(刘祎;欧阳健飞)
    《纳米技术与精密工程》封面

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