微機械電子系統(tǒng)及其應(yīng)用

第1章微機電系統(tǒng)的組成和應(yīng)用
1.1?引言1
1.2?微機電系統(tǒng)的特征2
1.3?微機電系統(tǒng)的材料和制造技術(shù)3
1.4?微機電系統(tǒng)的測量技術(shù)4
1.5?微機電系統(tǒng)的應(yīng)用5
1.5.1?在航空航天方面的應(yīng)用6
1.5.2?在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用8
1.5.3?在微流量系統(tǒng)方面的應(yīng)用11
1.5.4?在掃描探針顯微術(shù)方面的應(yīng)用12
1.5.5?在信息科學(xué)方面的應(yīng)用12
1.5.6?在微光學(xué)方面的應(yīng)用13
1.6?結(jié)語14
思考題15
參考文獻15
第2章微機電系統(tǒng)功能材料
2.1?概述16
2.2?硅材料16
2.2.1?單晶硅16
2.2.2?多晶硅18
2.2.3?硅藍寶石21
2.2.4?化合物半導(dǎo)體材料22
2.2.5?SiC薄膜材料23
2.3?壓電材料24
2.3.1?壓電效應(yīng)24
2.3.2?石英晶體24
2.3.3?壓電陶瓷26
2.3.4?聚偏二氟乙烯薄膜29
2.3.5?ZnO壓電薄膜31
2.4?磁致伸縮材料33
2.5?形狀記憶合金34
2.6?電流變液和磁流變液材料35
2.7?膨脹合金36
2.8?金剛石材料37
2.9?納米相材料38
思考題40
參考文獻40
第3章微機械制造技術(shù)
3.1?概述41
3.2?硅微機械制造技術(shù)41
3.2.1?體型微加工技術(shù)41
3.2.1.1?化學(xué)腐蝕41
3.2.1.2?離子刻蝕52
3.2.2?表面微加工技術(shù)55
3.2.2.1?薄膜生成技術(shù)55
3.2.2.2?犧牲層技術(shù)59
3.3?LIGA技術(shù)和SLIGA技術(shù)63
3.3.1?LIGA技術(shù)63
3.3.2?SLIGA技術(shù)64
3.4?特種精密機械制造技術(shù)64
3.5?固相鍵合技術(shù)66
3.5.1?技術(shù)要求66
3.5.2?鍵合方法71
3.5.2.1?陽極鍵合71
3.5.2.2?SiSi直接鍵合74
3.5.2.3?玻璃封接鍵合76
3.5.2.4?金屬共熔鍵合78
3.5.2.5?冷壓焊鍵合80
3.5.2.6?鍵合方法小結(jié)80
3.6?微機械加工技術(shù)集合81
思考題82
參考文獻83
第4章微機械執(zhí)行器
4.1?概述84
4.2?微電機84
4.2.1?靜電力驅(qū)動變電容式微電機84
4.2.1.1?步進微電機84
4.2.1.2?同步微電機89
4.2.2?靜電驅(qū)動諧波式微電機90
4.2.3?電懸浮微電機92
4.3?微泵和微閥95
4.3.1?微流量控制系統(tǒng)95
4.3.2?微型泵96
4.3.2.1?有閥微型泵96
4.3.2.2?無閥微型泵106
4.4?梳狀微諧振器114
4.4.1?梳狀微諧振器的結(jié)構(gòu)和工作原理114
4.4.2?諧振梳彈性系統(tǒng)的固有頻率116
思考題119
參考文獻120
第5章微機械傳感器
5.1?概述122
5.2?硅壓力微傳感器123
5.2.1?硅電容式壓力微傳感器124
5.2.1.1?工作原理124
5.2.1.2?微電容測量電路125
5.2.1.3?性能和應(yīng)用130
5.2.2?硅諧振式壓力微傳感器132
5.2.2.1?工作原理132
5.2.2.2?電阻熱激勵、電阻檢測硅諧振梁式壓力微傳感器133
5.3?硅諧振式加速度微傳感器141
5.3.1?概述141
5.3.2?電阻熱激勵、電阻檢測硅諧振式加速度微傳感器142
5.3.2.1?傳感器微結(jié)構(gòu)142
5.3.2.2?開環(huán)特性測試和閉環(huán)回路設(shè)計144
5.4?位平衡式硅電容加速度微傳感器149
5.5?硅諧振式角速率微傳感器150
5.5.1?概述150
5.5.2?諧振陀螺的工作原理152
5.5.3?靜電激勵、電容檢測硅諧振式微陀螺154
5.5.3.1?原理結(jié)構(gòu)154
5.5.3.2?開環(huán)檢測156
5.5.3.3?閉環(huán)檢測158
思考題160
參考文獻161
第6章微機械弱信號檢測與處理
6.1?概述162
6.2?微弱信號檢測技術(shù)163
6.2.1?濾波技術(shù)163
6.2.1.1?無源低通濾波器164
6.2.1.2?有源低通濾波器165
6.2.1.3?巴特沃茲濾波器166
6.2.1.4?高通、帶通及帶阻濾波器168
6.2.2?頻域信號的相關(guān)檢測技術(shù)170
6.2.2.1?自相關(guān)函數(shù)170
6.2.2.2?互相關(guān)函數(shù)170
6.2.2.3?功率譜密度函數(shù)171
6.2.2.4?頻率響應(yīng)函數(shù)和相干函數(shù)171
6.2.2.5?相關(guān)技術(shù)對噪聲抑制的應(yīng)用172
6.2.3?鎖相環(huán)技術(shù)174
6.2.4?時域信號的取樣平均技術(shù)175
6.2.5?開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)177
6.2.6?抗干擾的技術(shù)措施178
6.3?微弱信號檢測技術(shù)的應(yīng)用179
6.3.1?光纖激勵、檢測硅諧振膜的弱信號測量電路179
6.3.2?諧振式微傳感器頻率特性測試中的弱信號檢測電路180
6.3.2.1?頻率特性開環(huán)測試系統(tǒng)182
6.3.2.2?微弱信號檢測184
6.3.2.3?電阻熱激勵、電阻檢測硅諧振梁式壓力微傳感器閉環(huán)電路設(shè)計188
6.3.3?微機械隧道效應(yīng)型加速度傳感器的弱信號檢測電路188
6.3.4?微弱電容信號的檢測電路190
思考題192
參考文獻192