微機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)用

前言

　　一、制造技術(shù)長盛永恒　　先進(jìn)制造技術(shù)是20世紀(jì)80年代提出的，由機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展而來。通?？梢哉J(rèn)為它是將機(jī)械、電子、信息、材料、能源和管理等方面的技術(shù)，進(jìn)行交叉、融合和集成，綜合應(yīng)用于產(chǎn)品全生命周期的制造全過程，包括市場(chǎng)需求、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、加工裝配、檢測(cè)、銷售、使用、維修、報(bào)廢處理、回收利用等，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、敏捷、高效、低耗、清潔生產(chǎn)，快速響應(yīng)市場(chǎng)的需求。因此，當(dāng)前的先進(jìn)制造技術(shù)是以產(chǎn)品為中心，以光機(jī)電一體化的機(jī)械制造技術(shù)為主體，以廣義制造為手段，具有先進(jìn)性和時(shí)代感?！　≈圃旒夹g(shù)是一個(gè)永恒的主題，與社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)，是設(shè)想、概念、科學(xué)技術(shù)物化的基礎(chǔ)和手段，是所有工業(yè)的支柱，是國家經(jīng)濟(jì)與國防實(shí)力的體現(xiàn)，是國家工業(yè)化的關(guān)鍵?，F(xiàn)代制造技術(shù)是當(dāng)前世界各國研究和發(fā)展的主題，特別是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展的今天，它更占有十分重要的地位?！　⌒畔⒓夹g(shù)發(fā)展并引入到制造技術(shù)，使制造技術(shù)產(chǎn)生了革命性的變化，出現(xiàn)了制造系統(tǒng)和制造科學(xué)。制造系統(tǒng)由物質(zhì)流、能量流和信息流組成，物質(zhì)流是本質(zhì)，能量流是動(dòng)力，信息流是控制；制造技術(shù)與系統(tǒng)論、方法論、信息論、控制論和協(xié)同論相結(jié)合就形成了新的制造學(xué)科?！　≈圃旒夹g(shù)的覆蓋面極廣，涉及到機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、冶金、建筑、水利、電子、運(yùn)載、農(nóng)業(yè)以及化學(xué)、物理學(xué)、材料學(xué)、管理科學(xué)等領(lǐng)域。各個(gè)行業(yè)都需要制造業(yè)的支持，制造技術(shù)既有普遍性、基礎(chǔ)性的一面，又有特殊性、專業(yè)性的一面，制造技術(shù)既有共性，又有個(gè)性。

內(nèi)容概要

本書是MEMS系列圖書中的一本，主要介紹MEMS技術(shù)應(yīng)用方面的知識(shí)。內(nèi)容包括：慣性傳感器、微機(jī)械壓力傳感器、表面微加工器件、微執(zhí)行器、湍流傳感器與執(zhí)行器、微機(jī)器人技術(shù)、微型真空泵、非線性動(dòng)電器件、微液滴發(fā)生器、微熱管和微散熱器、微通道熱沉、流動(dòng)控制、用于邊界層減阻的反應(yīng)式控制、自由剪切流的MEMS自主控制。    本書主要面向MEMS專業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生，也可供MEMS技術(shù)研究人員參考。

書籍目錄

譯叢序言譯者序第1章 緒論  參考文獻(xiàn)第2章 慣性傳感器  2.1 簡介  2.2 慣性傳感器的應(yīng)用  2.3 加速度的基本概念  2.4 直線運(yùn)動(dòng)慣性傳感器參數(shù)  2.5 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的慣性傳感器參數(shù)  2.6 慣性傳感器件的微機(jī)械加工技術(shù)  2.7 微加工工藝加工問題  2.8 慣性傳感器的系統(tǒng)問題  2.9 結(jié)束語  參考文獻(xiàn)第3章 微機(jī)械壓力傳感器：器件、接口電路及性能  3.1 簡介  3.2 器件結(jié)構(gòu)和性能測(cè)試  3.3 壓阻式壓力傳感器  3.4 電容式壓力傳感器  3.5 伺服控制壓力傳感器  3.6 其他壓力傳感方式  3.7 結(jié)論  參考文獻(xiàn)第4章 表面微加工器件  4.1 引言  4.2 材料特性和幾何結(jié)構(gòu)  4.3 應(yīng)力與應(yīng)變  4.4 機(jī)械設(shè)計(jì)  4.5 封裝  4.6 應(yīng)用  4.7 MEMS失效機(jī)理  4.8 結(jié)論  參考文獻(xiàn)第5章 微執(zhí)行器  5.1 引言  5.2 壓電執(zhí)行器  5.3 電磁驅(qū)動(dòng)器  5.4 形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器  參考文獻(xiàn)第6章 湍流傳感器與執(zhí)行器  6.1 緒論  6.2 MEMS工藝概述  6.3 湍流  6.4 用于湍流測(cè)量和控制的傳感器  6.5 用于流動(dòng)控制的微執(zhí)行器  6.6 微透平機(jī)械  6.7 結(jié)論  參考文獻(xiàn)第7章 微機(jī)器人技術(shù)  7.1 引言  7.2 什么是微機(jī)器人  7.3 微機(jī)器人的應(yīng)用環(huán)境  7.4 微機(jī)器人的制造技術(shù)  7.5 微機(jī)器人器件  7.6 多機(jī)器人系統(tǒng)（微型工廠和桌面工廠）  7.7 結(jié)論與討論  參考文獻(xiàn)第8章 微型真空泵  8.1 引言  8.2 基礎(chǔ)知識(shí)  8.3 泵尺度  8.4 MEMS真空系統(tǒng)的極限壓強(qiáng)和抽氣能力  8.5 MEMS系統(tǒng)的工作壓強(qiáng)和Ⅳ需求  8.6 尺度規(guī)律綜述  8.7 新型泵送技術(shù)  8.8 結(jié)論  參考文獻(xiàn)第9章 非線性動(dòng)電器件  9.1 引言  9.2 非線性動(dòng)電現(xiàn)象  9.3 交流動(dòng)電現(xiàn)象  9.4 小結(jié)  參考文獻(xiàn)第10章 微液滴發(fā)生器  10.1 簡介  10.2 微液滴發(fā)生器的工作原理  10.3 物理和設(shè)計(jì)問題  10.4 微液滴發(fā)生器的制造  10.5 液滴產(chǎn)生的特性  10.6 應(yīng)用  10.7 結(jié)束語  參考文獻(xiàn)第11章 微熱管和微散熱器  11.1 概述  11.2 單個(gè)微熱管  11.3 微熱管陣列  11.4 平板微散熱器  11.5 新設(shè)計(jì)  11.6 概要和結(jié)論  參考文獻(xiàn)第12章 微通道熱沉  12.1 緒論  12.2 微通道內(nèi)對(duì)流換熱的基本原理  12.3 微通道內(nèi)單相對(duì)流換熱  12.4 微通道內(nèi)兩相對(duì)流換熱  12.5 小結(jié)  參考文獻(xiàn)第13章 流動(dòng)控制  13.1 緒論  13.2 一般性原理  13.3 “馴悍記”（The taming of the Shreu）  13.4 湍流控制  13.5 抽吸  13.6 相干結(jié)構(gòu)  13.7 反應(yīng)式流動(dòng)控制  13.8 磁流體控制  13.9 混沌控制  13.10 軟計(jì)算  13.11 應(yīng)用MEMS技術(shù)的反應(yīng)式控制  13.12 總結(jié)  參考文獻(xiàn)第14章 用于邊界層減阻的反應(yīng)式控制  14.1 緒論  14.2 近壁流向渦  14.3 反相控制  14.4 基于壁上檢測(cè)的反應(yīng)式控制  14.5 有源壁運(yùn)動(dòng)  14.6 結(jié)束語  參考文獻(xiàn)第15章 自由剪切流的MEMS自主控制  15.1 緒論  15.2 自由剪切流  15.3 剪切層MEMS控制系統(tǒng)組件和問題  15.4 三角翼上滾動(dòng)力矩的控制  15.5 超聲速射流嘯音的控制  15.6 低雷諾數(shù)翼上分離的控制  15.7 對(duì)未來的思考  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第2章 慣性傳感器　　2.1 簡介　　慣性傳感器是指將慣性力轉(zhuǎn)換成可測(cè)信號(hào)（一般是具有一定靈敏度的線性輸出電壓）的轉(zhuǎn)換器。目前，適用于宏觀慣性傳感器的原理和方法在微機(jī)械傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用，那么，是什么因素導(dǎo)致一定要引入微機(jī)械慣性傳感器呢？首先，對(duì)不同的直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器的應(yīng)用需求需要有相應(yīng)的微加工技術(shù)、設(shè)計(jì)和系統(tǒng)架構(gòu)；其次，盡管各種敏感機(jī)理和微加工技術(shù)在傳統(tǒng)的慣性傳感器中也得到了大量的應(yīng)用，但是從系統(tǒng)的角度來說對(duì)微型傳感器的需求更加迫切。本章將從如下幾個(gè)方面講述微慣性傳感器：微慣性器件的經(jīng)典應(yīng)用；直線運(yùn)動(dòng)慣性傳感器即加速度計(jì)的參數(shù)設(shè)計(jì)，檢測(cè)慣性位移的主要物理機(jī)制；角速率傳感器即陀螺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)慣性速率傳感器的特有參數(shù)設(shè)計(jì)；幾種常用的微加工工藝及其對(duì)微型傳感器設(shè)計(jì)的影響?！　?.2 慣性傳感器的應(yīng)用　　在微型傳感器的應(yīng)用中通常需要考慮封裝體積或尺寸、系統(tǒng)成本和性能等三個(gè)主要方面，一般來說一種技術(shù)不可能同時(shí)滿足三個(gè)方面的要求。相對(duì)宏觀情況而言，微慣性傳感器的封裝體積或系統(tǒng)總尺寸是較容易實(shí)現(xiàn)的，這是因?yàn)槲⒓庸ぜ夹g(shù)能夠?qū)⒚舾性碗娐吩蔀閱蝹€(gè)芯片或?qū)蓚€(gè)芯片封裝在很小的塑料或陶瓷管殼中，圖2.1所示是兩個(gè)實(shí)例?！　∥T性傳感器的系統(tǒng)成本也是一個(gè)重要方面。由于采用與微電子工藝兼容的工藝，微慣性傳感器能夠大批量加工從而顯著地降低了工藝的限制。盡管微加工的許多單步工藝比相應(yīng)的宏觀器件工藝貴得多，但綜合考慮到微傳感器小尺寸的巨大優(yōu)勢(shì)，單步工藝對(duì)成本的影響就明顯下降了。

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