微機械電子系統及其應用

第1章微機電系統的組成和應用
1.1?引言1
1.2?微機電系統的特征2
1.3?微機電系統的材料和制造技術3
1.4?微機電系統的測量技術4
1.5?微機電系統的應用5
1.5.1?在航空航天方面的應用6
1.5.2?在生物醫(yī)學方面的應用8
1.5.3?在微流量系統方面的應用11
1.5.4?在掃描探針顯微術方面的應用12
1.5.5?在信息科學方面的應用12
1.5.6?在微光學方面的應用13
1.6?結語14
思考題15
參考文獻15
第2章微機電系統功能材料
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
3.1?概述41
3.2?硅微機械制造技術41
3.2.1?體型微加工技術41
3.2.1.1?化學腐蝕41
3.2.1.2?離子刻蝕52
3.2.2?表面微加工技術55
3.2.2.1?薄膜生成技術55
3.2.2.2?犧牲層技術59
3.3?LIGA技術和SLIGA技術63
3.3.1?LIGA技術63
3.3.2?SLIGA技術64
3.4?特種精密機械制造技術64
3.5?固相鍵合技術66
3.5.1?技術要求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80
3.6?微機械加工技術集合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?梳狀微諧振器的結構和工作原理114
4.4.2?諧振梳彈性系統的固有頻率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?傳感器微結構142
5.3.2.2?開環(huán)特性測試和閉環(huán)回路設計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?原理結構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163
6.2.1?濾波技術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?頻域信號的相關檢測技術170
6.2.2.1?自相關函數170
6.2.2.2?互相關函數170
6.2.2.3?功率譜密度函數171
6.2.2.4?頻率響應函數和相干函數171
6.2.2.5?相關技術對噪聲抑制的應用172
6.2.3?鎖相環(huán)技術174
6.2.4?時域信號的取樣平均技術175
6.2.5?開關電容網絡177
6.2.6?抗干擾的技術措施178
6.3?微弱信號檢測技術的應用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)電路設計188
6.3.3?微機械隧道效應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