折叠梁式振动能量采集器的设计 被引量：9

1

作者 王海 史宁 +3 位作者 张丽 杨春来 郑衍畅 文莉 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1246-1253,共8页

单自由度压电能量采集器因其结构特点,其有效工作频带范围较窄,难以在实际的无线传感器网络节点和可穿戴设备等领域应用。本文提出一种基于折叠梁结构的压电振动能量采集器,以提高采集器的工作带宽。首先,对折叠梁式振动能量采集器进行... 单自由度压电能量采集器因其结构特点,其有效工作频带范围较窄,难以在实际的无线传感器网络节点和可穿戴设备等领域应用。本文提出一种基于折叠梁结构的压电振动能量采集器,以提高采集器的工作带宽。首先,对折叠梁式振动能量采集器进行理论建模及有限元分析,其次,分析不同质量块的质量对所提出的能量采集器的影响,最后,对所提出的能量采集器进行实验研究,实验结果表明,在频域为0~100 Hz,加速度为0.3 g的条件下,"L"型振动能量采集器的工作带宽为1 Hz,"Z"型振动能量采集器的工作带宽为3 Hz,扩增为"L"型带宽的300%,其次,"Z"型振动能量采集器在0.2 gn,0.25 gn,0.30 gn激励下的最佳匹配负载电阻分别为0.21 MΩ,0.27 MΩ以及0.21 MΩ,最大输出功率为509.122 mW,921.926 mW以及1331.230 mW,初步验证了折叠梁式能量采集器的性能。本文所提出的折叠梁式能量采集器可以兼顾降低谐振频率和增加低频段的谐振阶数的需求,有效提高了能量采集效率,为待供能设备提供充足的电能。 展开更多

关键词 谐振频率 谐振阶数 压电能量采集器 折叠梁

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90°顶角中阶梯光栅的研制 被引量：6

2

作者 王琦 郑衍畅 +3 位作者 邱克强 刘正坤 徐向东 付绍军 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期34-39,共6页

结合单晶硅各向异性腐蚀和倾斜光刻技术，在14°斜切（110）单晶硅片上成功制作出90。顶角的中阶梯光栅。在1500～1600nm波段对其进行了闪耀级次衍射效率测量，测量结果的趋势与C方法计算结果基本吻合，其中在1500～1550nm波段光栅... 结合单晶硅各向异性腐蚀和倾斜光刻技术，在14°斜切（110）单晶硅片上成功制作出90。顶角的中阶梯光栅。在1500～1600nm波段对其进行了闪耀级次衍射效率测量，测量结果的趋势与C方法计算结果基本吻合，其中在1500～1550nm波段光栅表现出良好的闪耀特性，效率为理论值的52％～75％，峰值约为58％。讨论并计算了制作工艺中的槽深误差对光栅闪耀级次衍射效率的影响。结果表明，在1500～1550nm波段，考虑槽深误差计算所得的理论闪耀级次衍射效率约为完美槽形计算效率的77％～85％。 展开更多

关键词 光栅 中阶梯光栅 单晶硅 各向异性腐蚀技术 光刻技术

原文传递

基于匹配滤波的激光尘埃粒子计数器信号处理方法研究 被引量：1

3

作者 鲁月林 郑衍畅 +2 位作者 汪爽 史晨阳 曲颖洁 《应用激光》 CSCD 北大核心 2023年第5期82-87,共6页

为提升激光尘埃粒子计数器的计数准确率,基于匹配滤波器设计粒子计数器信号预处理方法。分析粒子信号的特征,通过归一化后累加的方法获得粒子的典型波形。以该典型信号作为匹配模板,将激光粒子尘埃计数的原始信号与匹配模板进行离散卷... 为提升激光尘埃粒子计数器的计数准确率,基于匹配滤波器设计粒子计数器信号预处理方法。分析粒子信号的特征,通过归一化后累加的方法获得粒子的典型波形。以该典型信号作为匹配模板,将激光粒子尘埃计数的原始信号与匹配模板进行离散卷积操作,得到高信噪比的输出信号。试验结果表明,针对原始幅值在55~262 mV、噪声均方根值约为6.74 mV的粒子信号,经该匹配滤波方法后,信噪改善比均优于1.56。该方法对比数字滤波器方案,能更有效提升输出信号信噪比,为粒子的准确检测和识别提供良好基础。 展开更多

关键词 激光粒子计数器 归一化 匹配滤波 信噪改善比

原文传递

工程教育认证背景下机电设备PLC控制教学大纲的构建 被引量：4

4

作者 郑衍畅 姚宏志 +2 位作者 杨春来 王海 许德章 《科技创新导报》 2018年第2期232-234,共3页

教学大纲是教学活动中的纲领性指导文件,是课程教学实施的指挥棒。依据工程教育专业认证标准构建课程教学大纲,是保障工程教育质量,推进我国工程教育国际化的重要举措。本文以安徽工程大学机电设备PLC控制课程为例,阐述了在工程教育专... 教学大纲是教学活动中的纲领性指导文件,是课程教学实施的指挥棒。依据工程教育专业认证标准构建课程教学大纲,是保障工程教育质量,推进我国工程教育国际化的重要举措。本文以安徽工程大学机电设备PLC控制课程为例,阐述了在工程教育专业认证背景下构建课程教学大纲的一般方法,期望对普通高校工科类专业课程教学大纲的编制起到一定的参考作用。 展开更多

关键词 工程教育专业认证 机电设备PLC控制 教学大纲

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基于卡门涡街的水下振动能量采集器的设计与研究（英文） 被引量：3

5

作者 王海 金标 +3 位作者 姚刚 杨春来 郑衍畅 文莉 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期469-475,共7页

针对传统的单自由度压电能量采集器工作带宽窄的现状,提出了在水下流激振动环境下的一种基于卡门涡街的二自由度宽频压电能量采集器来提高压电能量采集器的带宽。3种二自由度压电能量采集器分别被设计、制造,并且测试了能量采集性能。... 针对传统的单自由度压电能量采集器工作带宽窄的现状,提出了在水下流激振动环境下的一种基于卡门涡街的二自由度宽频压电能量采集器来提高压电能量采集器的带宽。3种二自由度压电能量采集器分别被设计、制造,并且测试了能量采集性能。结果表明,采用二自由度能量采集器比采用传统的单自由度能量采集器具有更好的采集效率。根据仿真和实验结果,H型压电能量采集器具有更好的振动能量采集效率。 展开更多

关键词 无线传感网络 压电能量采集器 卡门涡街 二自由度

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预应力式压电能量采集器的模型和试验分析 被引量：2

6

作者 王海 徐罡 +3 位作者 杨春来 金标 郑衍畅 史宁 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期88-96,共9页

为提高振动能量的采集效率,设计了一种基于预应力梁的压电能量采集器。基于欧拉-伯努利梁理论,建立了基础激励条件下含预应力压电陶瓷悬臂梁的动力学模型,并利用数值仿真的方法对其输出功率、电压等性能进行分析。最后搭建了试验平台对... 为提高振动能量的采集效率,设计了一种基于预应力梁的压电能量采集器。基于欧拉-伯努利梁理论,建立了基础激励条件下含预应力压电陶瓷悬臂梁的动力学模型,并利用数值仿真的方法对其输出功率、电压等性能进行分析。最后搭建了试验平台对上述预应力能量采集器的样品进试验测试,对其输出电压、输出功率和自由端位移与预应力大小关系进行分析和研究。试验结果显示在相同条件下,5.9 N轴向预拉力作用下的压电能量采集器的开路电压比无预应力条件下提高了11.6 V。对相同容量的电容的充电试验结果表明,含5.9 N轴向预拉力的压电能量采集的平均充电电压比无预应力情况下提高了1.55 V。数值仿真和试验结果均显示含预应力的PEH的能量采集效率得到明显提高。 展开更多

关键词 压电能量采集器(PEH) 振动能量采集 预应力梁 效率

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热压增大光刻胶光栅占宽比的方法及其应用 被引量：3

7

作者 郑衍畅 胡华奎 +3 位作者 邱克强 王海 徐向东 付绍军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期94-100,共7页

全息光刻-单晶硅各向异性湿法刻蚀是制作大高宽比硅光栅的一种重要方法 ,而如何增大光刻胶光栅的占宽比,以提高制作工艺宽容度和光栅质量是急需解决的问题。本文提出了一种热压增大光刻胶光栅占宽比的方法,该方法通过加热加压直接将光... 全息光刻-单晶硅各向异性湿法刻蚀是制作大高宽比硅光栅的一种重要方法 ,而如何增大光刻胶光栅的占宽比,以提高制作工艺宽容度和光栅质量是急需解决的问题。本文提出了一种热压增大光刻胶光栅占宽比的方法,该方法通过加热加压直接将光刻胶光栅线条展宽。论文详细阐述了其工艺过程,探究了占宽比增加值随施压载荷、温度的变化规律,讨论了施压垫片对光刻胶光栅质量的影响。应用此方法制作了周期为500nm的硅光栅,光栅线条的高宽比达到了12.6,氮化硅光栅掩模的占宽比高达0.72。热压增大光刻胶光栅占宽比的方法工艺简单、可靠,无需昂贵设备、成本低,能够有效增大占宽比,且获得的光栅掩模质量高、均匀性好,满足制作高质量大高宽比硅光栅的要求。 展开更多

关键词 硅光栅 大高宽比 光刻胶光栅 占宽比 热压

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光束采样光栅涂覆SiO_(2)溶胶凝胶增透膜的实验研究 被引量：1

8

作者 王铭 郑衍畅 +4 位作者 刘正坤 吴新朴 陈智文 王海 洪义麟 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第1期97-102,共6页

惯性约束核聚变系统中,SiO_(2)溶胶凝胶增透膜已广泛应用于无浮雕平面透射光学元件中,但由于缺乏可靠的浮雕面涂覆工艺,该增透方法并未能应用到光束采样光栅。对弯月面法和旋涂法在光束采样光栅浮雕面涂覆SiO_(2)溶胶凝胶增透膜进行了探... 惯性约束核聚变系统中,SiO_(2)溶胶凝胶增透膜已广泛应用于无浮雕平面透射光学元件中,但由于缺乏可靠的浮雕面涂覆工艺,该增透方法并未能应用到光束采样光栅。对弯月面法和旋涂法在光束采样光栅浮雕面涂覆SiO_(2)溶胶凝胶增透膜进行了探究,对涂覆后的光栅表面形貌使用光学显微镜、轮廓仪及原子力显微镜进行了检测,并对光栅零级和负一级衍射效率的大小和均匀性进行了测试。结果表明,相比于旋涂法,弯月面法涂覆后的光栅表面更为光滑,光栅槽填充一致性更好,原始槽型保持度更高,工艺可重复性更好且膜厚更均匀。衍射效率测试结果表明,弯月面法涂覆SiO2溶胶凝胶增透膜可有效提高光束采样光栅的零级衍射效率,与未涂覆相比增大了约3.8%,与理论计算结果基本吻合,且涂覆后光栅衍射效率的均匀性变得更好。 展开更多

关键词 光栅 光束采样光栅 SiO_(2)溶胶凝胶增透膜 弯月面涂覆 旋涂 衍射效率

原文传递

〈111〉晶向标定方法及其在湿法刻蚀硅光栅中的应用 被引量：2

9

作者 梁榉曦 郑衍畅 +3 位作者 邱克强 刘正坤 徐向东 洪义麟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期1-7,共7页

在利用单晶硅的各向异性腐蚀制作光栅的过程中,掩模与硅晶向的精密对准是获取大尺寸光栅结构的前提条件,高对准精度将显著降低光栅槽型侧壁粗糙度。设计并制作了一种扇形图案,通过以该图案为掩模的预刻蚀,可快速准确发现硅基底内晶格取... 在利用单晶硅的各向异性腐蚀制作光栅的过程中,掩模与硅晶向的精密对准是获取大尺寸光栅结构的前提条件,高对准精度将显著降低光栅槽型侧壁粗糙度。设计并制作了一种扇形图案,通过以该图案为掩模的预刻蚀,可快速准确发现硅基底内晶格取向。通过此方法进行晶向标定,并利用紫外光刻与湿法刻蚀,成功研制了尺寸为15mm×15mm、高度为48.3μm、周期为5μm、高宽比为20的矩形光栅结构,线条侧壁粗糙度RMS值为0.404nm;利用全息光刻与湿法刻蚀成功研制了大高宽比深槽矩形光栅及三角形槽光栅。矩形槽光栅尺寸为50mm×60mm,高度为4.8μm,周期为333nm,高宽比为100,侧壁粗糙度RMS值为0.267nm。三角形槽光栅周期为2.5μm,侧壁粗糙度RMS值为0.406nm。 展开更多

关键词 湿法刻蚀 硅光栅 晶向标定 各向导性

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工作波长为1050 nm高透亚波长光栅的设计 被引量：1

10

作者 胡华奎 郑衍畅 +1 位作者 王铭 王海 《新乡学院学报》 2020年第3期13-17,共5页

高透射性的亚波长光栅可扩大微机电可调谐垂直腔面发射激光器的波长调谐范围,而使波长调谐范围达到最优,就需要亚波长光栅的透射率最大,这需要优化光栅参数。利用严格耦合波方法,结合遗传算法,设计了一种1050 nm波长亚波长光栅结构。计... 高透射性的亚波长光栅可扩大微机电可调谐垂直腔面发射激光器的波长调谐范围,而使波长调谐范围达到最优,就需要亚波长光栅的透射率最大,这需要优化光栅参数。利用严格耦合波方法,结合遗传算法,设计了一种1050 nm波长亚波长光栅结构。计算分析得出:对于TE偏振,在光栅周期为204 nm、占宽比为0.19、槽深为142 nm的结构参数下,透射率可高达99.99%;对于TM偏振,在周期为169 nm、占宽比为0.72、槽深为138 nm的结构参数下,透射率可高达99.99%。通过分析结构参数对光栅透射率的影响,证明该光栅结构对周期、占宽比、槽深具有优良的工艺容差。该设计方法的运用简单快速,能够避免陷入局部最优,且具有较强的通用性,可为其他类似光栅的优化设计提供借鉴。 展开更多

关键词 可调谐垂直腔面发射激光器 亚波长光栅 严格耦合波方法 遗传算法

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用于光学位移传感器的新型数字编码光栅尺的制作(英文) 被引量：1

11

作者 王宇 陈火耀 +3 位作者 刘正坤 郑衍畅 洪义麟 付绍军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期166-170,共5页

介绍了数字编码光栅尺的结构设计并提出一种制作方法.采用紫外对准光刻、全息光刻及湿法腐蚀结合在（100）硅片上制作母光栅尺,并以具有紫外固化特性的聚氨酯丙烯酸酯为材料,将母光栅尺复制到硬基底上.实验表明,该工艺可重复性高,复制... 介绍了数字编码光栅尺的结构设计并提出一种制作方法.采用紫外对准光刻、全息光刻及湿法腐蚀结合在（100）硅片上制作母光栅尺,并以具有紫外固化特性的聚氨酯丙烯酸酯为材料,将母光栅尺复制到硬基底上.实验表明,该工艺可重复性高,复制光栅尺的衍射效率高于母光栅尺的90%,并能承受航空环境-55℃~70℃的高低温冲击.光栅尺的制作准确度满足传感器的要求,信号响应准确率100%.该方法可对具有准确度高、图形复杂、工作环境恶劣等特点的微纳米结构的制作提供借鉴. 展开更多

关键词 光学位移传感器 编码光栅 复制技术 紫外光刻 全息光刻 光传操纵系统

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冲击增强型低频二自由度压电能量采集器设计与研究

12

作者 张丽 王海 +3 位作者 姚刚 杨春来 郑衍畅 文莉 《安徽工程大学学报》 CAS 2019年第1期46-50,共5页

压电材料已被广泛用于振动能量采集。传统2自由度(2-DOF)压电能量采集器可以在低频范围内实现多个固有频率,但能量采集效率需要提高。为了提高压电能量采集效率,提出一种新型冲击增强型2-DOF波纹梁压电能量采集器。对所提出的能量采集... 压电材料已被广泛用于振动能量采集。传统2自由度(2-DOF)压电能量采集器可以在低频范围内实现多个固有频率,但能量采集效率需要提高。为了提高压电能量采集效率,提出一种新型冲击增强型2-DOF波纹梁压电能量采集器。对所提出的能量采集器进行频域分析和时域的随机振动分析,结果表明,所提出的2-DOF波纹梁采集器的末端最大位移比普通的2-DOF波纹梁采集器的最大位移高0.9mm。并且所提出的2-DOF波纹梁采集器的峰值电能比普通的2-DOF波纹梁采集器高2.59×10-5J。这意味着所提出的两自由度波纹梁采集器可以获得比普通2-DOF波纹梁采集器更高的电能。 展开更多

关键词 压电 能量采集器 PVDF 2自由度 低频振动

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宽带镀金正弦光栅(英文)

13

作者 毕拉力 邱克强 +2 位作者 郑衍畅 徐向东 付绍军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期171-175,共5页

为了满足强激光系统中大尺寸镀金光栅对糟深均匀性的要求,采用梯形光栅-涂胶-离子束溅射镀膜和全息光刻-离子束溅射镀膜两种方法,分别制作了线密度为1 740线/mm,槽深为210nm的宽带镀金正弦光栅.测得其TM波、-1级自准值平均衍射效率在750... 为了满足强激光系统中大尺寸镀金光栅对糟深均匀性的要求,采用梯形光栅-涂胶-离子束溅射镀膜和全息光刻-离子束溅射镀膜两种方法,分别制作了线密度为1 740线/mm,槽深为210nm的宽带镀金正弦光栅.测得其TM波、-1级自准值平均衍射效率在750~850nm范围内大于87%,最高可达90%.这两种方法易控制光栅槽深,去掉光刻胶后基底可继续使用,且制作的光栅的衍射效率和带宽能满足国内一般宽带镀金脉冲压缩光栅的使用要求. 展开更多

关键词 全息光栅 全息干涉 光栅器件的研制 衍射效率 脉冲压缩

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全息光刻-反应离子束刻蚀制作硅光栅

14

作者 郑衍畅 王铭 +3 位作者 胡华奎 王雅楠 杨春来 王海 《安徽工程大学学报》 CAS 2019年第6期28-32,45,共6页

全息光刻-反应离子束刻蚀是一种非常重要的制作光栅的方法,而如何解决全息曝光中的驻波问题,提高光栅的制作质量,实现该方法向硅材料等高反射率基底的推广应用是一项急需解决的问题。研究开发了一套完整可行的全息光刻-反应离子束刻蚀... 全息光刻-反应离子束刻蚀是一种非常重要的制作光栅的方法,而如何解决全息曝光中的驻波问题,提高光栅的制作质量,实现该方法向硅材料等高反射率基底的推广应用是一项急需解决的问题。研究开发了一套完整可行的全息光刻-反应离子束刻蚀制作硅光栅的方法,成功制得1μm周期的高质量硅光栅,光栅侧壁陡直且光滑。理论分析得到,全息曝光驻波效应的强弱跟基底的反射率成正相关,通过涂布减反膜将基底反射率降低到了2%以下,成功解决了驻波问题。探究并优化了感应耦合等离子体刻蚀减反膜的工艺参数,得到了陡直且光滑的光栅掩膜。并与热压增大掩膜占宽比的技术相结合,实现了对掩膜占宽比的双向调控,既可调大,也可调小,得到了占宽比分别为0.29和0.44的硅光栅。该方法工艺可控性好,制作质量高,通用性强,不仅适用于硅材料,也可扩展到其他高反射率材料,不仅适用于一维光栅,也可扩展到二维光栅。 展开更多

关键词 硅光栅 全息光刻 反应离子束刻蚀 驻波 感应耦合等离子体刻蚀

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风量罩均速矩阵结构优化与仿真分析

15

作者 李诚 陈业盛 +1 位作者 鲁月林 郑衍畅 《安徽工程大学学报》 CAS 2023年第3期16-21,共6页

为探究风量罩均速矩阵结构对风量测量结果准确度的影响,建立了基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的风量测量仿真方法,并对现有典型16点均速矩阵和优化后的圆环均速矩阵进行了仿真分析。结果表明,相比于典型16点均速矩阵,优化后的... 为探究风量罩均速矩阵结构对风量测量结果准确度的影响,建立了基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的风量测量仿真方法,并对现有典型16点均速矩阵和优化后的圆环均速矩阵进行了仿真分析。结果表明,相比于典型16点均速矩阵,优化后的圆环均速矩阵对流体的阻碍作用更小,流体通过矩阵后的风速分布未发生明显变化,矩阵结构迎风面的涡流现象和背风面的回流现象得到明显抑制。对比了5种风量工况下典型16点均速矩阵和优化后的圆环均速矩阵的测量相对误差可知,圆环均速矩阵测量准确度更高,性能更优越。 展开更多

关键词 风量罩 均速矩阵 风量测量 CFD仿真 相对误差

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弯月面法涂覆SiO_(2)溶胶凝胶增透膜厚度与均匀性研究

16

作者 王铭 郑衍畅 +1 位作者 史宁 王海 《安徽工程大学学报》 CAS 2021年第4期23-26,40,共5页

为在光学元件表面涂覆特定膜厚且均匀性好的SiO_(2)溶胶凝胶增透膜,使用自研的弯月面涂胶机在200 mm×200 mm的熔石英平板上进行SiO_(2)溶胶凝胶增透膜的涂覆。基于薄膜干涉的原理,搭建了一套膜厚测试系统,准确获得了基片上的膜厚分... 为在光学元件表面涂覆特定膜厚且均匀性好的SiO_(2)溶胶凝胶增透膜,使用自研的弯月面涂胶机在200 mm×200 mm的熔石英平板上进行SiO_(2)溶胶凝胶增透膜的涂覆。基于薄膜干涉的原理,搭建了一套膜厚测试系统,准确获得了基片上的膜厚分布;对薄膜厚度与涂覆速度的关系进行幂函数拟合,并分析了弯月面涂胶机的涂覆速率及倾斜角度对薄膜厚度与均匀性的影响。结果表明,当涂胶机水平放置时,薄膜厚度与涂覆速率的拟合关系符合弯月面涂覆理论公式,薄膜厚度随涂覆速率的增加而增大,而膜厚均匀性随涂覆速率的增加先增大后减小。当涂覆速率为1.69 mm/s左右时,膜厚均匀性达到最佳,相对标准偏差为0.017。当涂覆速率为1.69 mm/s固定不变,涂胶机的倾斜角度在0°~10°范围内变化时,倾角越大,薄膜厚度越小,倾角在10°比在0°时厚度减小了约38%,而膜厚均匀性随倾斜角度变化不大,小于5%,可以忽略。 展开更多

关键词 弯月面涂覆 薄膜干涉 SiO_(2)溶胶凝胶增透膜 涂覆速率 倾斜角度

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