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微流体陀螺测控电路研究

随着集成电路技术的成熟发展,近二十年内产生了一种新型的微机电系统(MEMS)。其中,微型惯性测量单元(MIMU)是MEMS技术的一个重要应用领域,而微流体陀螺仪属于其中的一部分,微流体陀螺的结构简单,它是一个腐蚀的腔体内有一根悬挂的加热丝和四根热敏检测电阻组成。微流体陀螺具有体积小、重量轻、成本低和抗高冲击等独特优点,有着广阔的应用前景。本文主要研究内容包括以下几个方面:1.分析了微流体陀螺的基本原理,结合微流体陀螺的仿真结果,验证了微流体陀螺的工作原理以及影响微流体陀螺灵敏度的因素。2.针对微流体陀螺的特点设计了其外围测量电路。为了提高陀螺仪的测量精度,设计了微流体陀螺仪内部加热电阻的恒温电路,并对此恒温电路建立了仿真模型。3.分别对几种不同结构和类型的微流体陀螺进行试验测试,测试试验结果表明,所设计的外围测试电路和恒温电路是合理的。  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
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微流体陀螺仪驱动与检测技术研究

微流体陀螺仪利用气体介质取代机械质量块作为敏感元件,具有结构简单、量程大、抗冲击能力强等优点,在军民领域均具有广阔的应用前景。论文介绍围绕微流体陀螺仪驱动与检测电路设计和试验开展的研究工作。首先介绍了微流体陀螺仪驱动和检测的工作机理,并在此基础上介绍了设计的基于调制解调原理的微流体陀螺仪测控电路。之后论文介绍了微流体陀螺仪的数字化设计工作,包括微流体陀螺仪的数字接口电路设计和数字化测控电路设计两部分。微流体陀螺仪数字接口的主要功能是对模拟电路输出电压进行数字化,同时可采集陀螺仪的温度,并利用微控制器实现数字滤波和温度补偿,最终通过串口输出陀螺仪的数字化电压信号。微流体陀螺仪的数字化测控电路直接对敏感结构的前端差分放大的输出进行量化,利用基于MSP430微控制器的数字系统完成数字解调,并通过微控制器内部的定时器资源产生陀螺仪所需的驱动与参考方波信号。数字化测控电路不仅减少模拟电路引入的噪声,而且能发挥数字电路集成化、小型化的优势。...  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
南京理工大学

热膨胀陀螺数字化测控技术研究

热膨胀陀螺是一种以哥氏效应为基础的新型MEMS惯性传感器,与传统的陀螺相比,不仅具有成本低、体积小、重量轻、抗冲击和振动能力强等优点,而且易于实现智能化与数字化。因此,其在军民领域均有着广泛的应用前景和重要的应用价值。热膨胀陀螺的数字化在国内的研究还刚刚起步,本文围绕热膨胀陀螺的数字化测控技术开展研究工作,主要包括热膨胀陀螺数字化检测电路设计、数字化驱动电路设计和实验。首先,分析了热膨胀陀螺的基本原理,阐述了热膨胀陀螺驱动和检测机理,研究了热膨胀陀螺的模拟测控方案,并在此基础上设计了热膨胀陀螺数字化测控系统,包括数字化检测电路设计和数字化驱动电路设计。检测电路通过敏感电桥将敏感信号转化为电压信号,再经过差分放大,然后直接对差分放大输出的模拟电压数字化,并在微控制器内完成相敏解调和低通滤波,最后通过串口输出与陀螺转速成正比的数字电压信号。驱动电路的主要功能是产生交替变化的电压信号对加热丝进行交替加热,该信号由微控制器内部的方波信号...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

《课堂内外(科学Fans)》2017年06期
课堂内外(科学Fans)

环球眼

a“树叶芯片”加持,奔跑吧机器人基因检测界的“卷福”问世美国麻省理工学院又来出镜啦!这回研究人员们把目光侦探界有一位有名的夏洛克,基因检测界也出了一位放到了植物身上,他们模仿树木和植物的泵送机制,设计出“神探夏洛克”——美国博德研究所张锋团队研发出了一种一种名叫“树叶芯片”的微流体装置,能以稳定流速在芯片全新的诊断系统(SHERLOCK,Specific High-sensitivity内输送水和糖分等长达数天之久。这种“树叶芯片”采用一Enzymatic Reporter unL OCKing的缩写,意为特异性高种三明治结构,两个塑料滑片分别代表木质和韧皮,中间用灵敏度酶促解锁)。这种诊断系统的灵敏度甚至高到能检测半渗透性材料隔开。这一发明能充当微型液压系统,为小型出单个目标核酸分子,可以制作检测试纸,方便运输和储存,机器人带来低成本液压动力装置。检测速度快,能准确鉴别出仅相差一个碱基的两种遗传序列。这能在偏远地区检测寨卡和埃...  (本文共2页) 阅读全文>>

《广州化工》2012年20期
广州化工

化工领域中的微流体驱动方式

自从20世纪90年代初Manz和Widmer首次提出微型全分析系统(Miniaturized Total Analysis Systems,μTAS)的概念以来,微流控技术已经发展成为当前世界上的前沿科技领域之一[1]。而微流控技术的发展又带动医疗诊断、生物芯片微型化学分析等领域的急速发展。1化工领域中的微流体驱动技术在化工领域中应用比较广泛的微流体驱动技术主要有压力驱动、电渗流驱动、EHD驱动、表面张力驱动和离心力驱动。1.1压力驱动压力驱动和控制微流体的方式包括两种:一种指的是是利用外部的宏观泵或注射器等推动设备与微流体管道耦合,利用前者所产生的推动力实现微管道内流体的运动。另一种微流体的压力驱动方式是采用微机械加工技术制作的微泵来提供驱动力,这种微流体泵存在着制作工艺复杂、价格昂贵等缺陷。2000年,Unger等[2]报道了一种采用多层软光刻技术制作的新结构气动致动PDMS微阀,用PDMS薄膜作为阀膜,用气动力制动。其优点...  (本文共3页) 阅读全文>>

《中国机械工程》2010年13期
中国机械工程

石英微流体器件制备仪的研制与实验研究

0引言微流体器件及系统是当前微系统领域中的研究热点,包括各种类型的微管道[1]、微泵[2]、微阀[3]、微传感器[4]及生物芯片等,其在微反应器、生物医学检测、药物合成及成分鉴定和微量药物控释等领域具有较大的潜在应用前景[5-6]。近十几年来,微流体器件的制造技术得到了快速发展[7-8],主要以传统IC加工工艺为技术依托,但是微流控系统在很多应用场合需要采用透明材质,尤其在激光熔覆快速制造、毛细管电泳芯片、DNA芯片等需要光学检测的特殊场合,更对材质的光学性能及表面质量提出了很高的要求[9],因此,基于玻璃材质的微加工工艺也就成为微流控系统研究必须重视的一个技术问题。在玻璃材质中,石英玻璃材料具有良好的微加工性能,同时透光性、绝缘性、化学稳定性均非常好,是目前生物芯片、微流控芯片、微流量控制领域最有前景的一种材料。本文针对石英玻璃材料,设计了石英玻璃微流体器件制备仪。1设计原理及机械结构1.1石英玻璃的特性玻璃成形过程是一个非常...  (本文共5页) 阅读全文>>

《传感技术学报》2010年10期
传感技术学报

基于声表面波实现数字微流体的产生

微流控芯片因具有样品用量少,操作简单,可极大减少人工操作引起的误差等诸多优点,得到国内外微流领域专家的高度关注,并日益成为国际性前沿研究热点,已在DNA测序、蛋白质分析、单细胞分析、单分子分析、药物筛选、食品安全、环境监测和国家安全等领域中得到应用[1-3]。微流控芯片中操纵微流体的方式有连续流和数字流两种。相对于连续流形式的微流控芯片,数字流的操纵方式具有试剂用量更微,操纵更简单、更精确等独特优点而受到重视,并日益成为微流控芯片发展重点[4-6]。数字微流体的产生是数字流形式的微流控芯片进行微流分析的前提,是其不可或缺的组成部分。已报道的微流控芯片中数字微流体的产生,主要有:通过不相溶的油相微流体辅助实现连续的水相溶液微流体实现数字化[7-9],该方法优点是可连续、快速产生数字微流体,但它需要不相溶的油相微流体,造成了目标微流体的部分污染,并增加了后续油相和水相数字微流体的分离操作,增加了分析时间并降低了微流控芯片有效单元的集...  (本文共5页) 阅读全文>>