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一种高精细度MEMS光纤F-P压力传感器 被引量:12
1
作者 张韬杰 江毅 马维一 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第17期306-310,共5页
提出并通过实验研究了一种高精细度微机电系统(MEMS)光纤法布里-珀罗(F-P)压力传感器。该传感器基于MEMS技术,将硅片与Pyrex#7740玻璃片阳极键合并镀上高反介质膜构成一个高精细度的F-P腔。当外界压力发生变化时,F-P腔长会发生变化;采... 提出并通过实验研究了一种高精细度微机电系统(MEMS)光纤法布里-珀罗(F-P)压力传感器。该传感器基于MEMS技术,将硅片与Pyrex#7740玻璃片阳极键合并镀上高反介质膜构成一个高精细度的F-P腔。当外界压力发生变化时,F-P腔长会发生变化;采用高灵敏度光纤白光干涉测量技术,通过测量F-P腔长就可获得被测压力。实验结果表明,该传感器压力测量分辨率高,线性度高,并具有低温漂特性。 展开更多
关键词 光纤传感器 压力测量 微机电系统 法布里-珀罗腔
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倒杯式耐高温高频响压阻式压力传感器 被引量:10
2
作者 赵立波 赵玉龙 +3 位作者 李建波 梁建强 李勇 蒋庄德 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期50-54,共5页
采用微型机械电子系统(MEMS)技术制作出了高精度、高灵敏度的硅隔离(SOI)倒杯式耐高温压阻力敏芯片,利用静电键合工艺将力敏芯片封装到玻璃环上,再通过玻璃浆料烧结工艺或高温胶黏剂将玻璃环装配到齐平式机械结构上,从而避免了管腔效应... 采用微型机械电子系统(MEMS)技术制作出了高精度、高灵敏度的硅隔离(SOI)倒杯式耐高温压阻力敏芯片,利用静电键合工艺将力敏芯片封装到玻璃环上,再通过玻璃浆料烧结工艺或高温胶黏剂将玻璃环装配到齐平式机械结构上,从而避免了管腔效应的影响,实现了耐高温高频响压阻式压力传感器的基本制作.通过有限元仿真和实验,分析了安装预紧力对传感器性能的影响,由传感器静态和动态实验得到传感器的精确度为±0.114%FS,动态响应频率为694.4kHz,均满足火工品爆破测试等高温高频动态压力测试的要求. 展开更多
关键词 微型机械电子系统 硅隔离倒杯式压阻力敏芯片 齐平式 预紧力
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微摩擦测试仪的研制 被引量:8
3
作者 刘文广 刘莹 李小兵 《南昌大学学报(工科版)》 CAS 2004年第1期5-8,共4页
微机械构件表面的微摩擦不同于宏观摩擦,也不同于原子力/摩擦力显微镜探针与基片之间的微摩擦,因此,宏观或微观摩擦实验仪器对于微摩擦的研究有很大的局限.本文从实际出发,设计并研制了考虑微机械工况的销盘式微摩擦测试仪及其数据处理... 微机械构件表面的微摩擦不同于宏观摩擦,也不同于原子力/摩擦力显微镜探针与基片之间的微摩擦,因此,宏观或微观摩擦实验仪器对于微摩擦的研究有很大的局限.本文从实际出发,设计并研制了考虑微机械工况的销盘式微摩擦测试仪及其数据处理系统,采用微应变片获取摩擦力及载荷导致的变形信号,通过A/D卡采集数据,在数据处理系统中进行数据处理,从而获得微摩擦力和微载荷的数值,为微摩擦特性测试和分析提供一种手段. 展开更多
关键词 微机械 微摩擦 数据采集 测试仪
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MEMS加速度传感器的引信数据采集系统设计 被引量:6
4
作者 刘晓明 王录涛 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期309-312,共4页
论述了侵彻引信系统的数据采集系统设计与实现。该系统采用MEMS阵列式加速度传感器获取冲击过程中的加速度值,将可测量加速度范围提高105g以上。利用FPGA芯片实现八路并行数据采集,通过对输入数据的有效选择和64阶数字FIR滤波处理,实现... 论述了侵彻引信系统的数据采集系统设计与实现。该系统采用MEMS阵列式加速度传感器获取冲击过程中的加速度值,将可测量加速度范围提高105g以上。利用FPGA芯片实现八路并行数据采集,通过对输入数据的有效选择和64阶数字FIR滤波处理,实现了高速冲击加速度的高精度测量;同时减小了引信数据采集系统的体积,提高了系统的可靠性,便于维护与升级。 展开更多
关键词 数据采集 可编程逻辑阵列 微机电系统 侵彻
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MEMS多层压印工艺中的视频图像对准系统 被引量:7
5
作者 王权岱 段玉岗 +2 位作者 卢秉恒 丁玉成 刘红忠 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期84-88,共5页
针对基于微压印成形三维MEMS器件制造工艺多层压印的需要,开发了一套基于视频图像对正原理的压印光刻对准系统。硬件系统以显微镜头、CCD、图像采集卡和精密工作台为核心组成。为了使系统能适应不同厚度器件的对准,设计了长工作距离的... 针对基于微压印成形三维MEMS器件制造工艺多层压印的需要,开发了一套基于视频图像对正原理的压印光刻对准系统。硬件系统以显微镜头、CCD、图像采集卡和精密工作台为核心组成。为了使系统能适应不同厚度器件的对准,设计了长工作距离的显微镜头并使用透明模板。软件中采用亚像素相关模板匹配算法进行定位运算,算法误差小于0.2μm。通过采用选择有效区域和粗-细搜索法的策略对算法进行优化,提高了运算效率。系统性能实验分析表明,系统分辨精度达到0.2μm,能够满足2μm的对准精度要求。 展开更多
关键词 微电子机械系统 对准系统 视频图像 多层压印
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基于机器微视觉的微结构平面运动测试技术 被引量:4
6
作者 金翠云 靳世久 +2 位作者 栗大超 冯亚林 郝一龙 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期248-252,共5页
为了对MEMS的微结构平面运动特性参数进行提取和分析,基于机器微视觉构建MEMS动态测试系统,提出模糊图像合成技术.在连续光照明下获取微结构运动图像,利用光学检测方法增强模糊特征带,引入亚像素定位技术提取特征结构边缘,最终获得微结... 为了对MEMS的微结构平面运动特性参数进行提取和分析,基于机器微视觉构建MEMS动态测试系统,提出模糊图像合成技术.在连续光照明下获取微结构运动图像,利用光学检测方法增强模糊特征带,引入亚像素定位技术提取特征结构边缘,最终获得微结构的平面运动特性参数.实验结果表明,该系统测量误差小于100nm,具有较好的测量重复性精度.与现有系统相比,该系统测量原理简单,实现方便,且能满足微结构的测试需求. 展开更多
关键词 微机电系统 机器微视觉 动态测试 模糊图像 光学检测 亚像素
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基于MEMS技术的热导池检测器在变压器油中气体监测系统的应用研究 被引量:2
7
作者 黄德祥 曹建 +1 位作者 王会海 丁家峰 《化工自动化及仪表》 EI CAS 北大核心 2004年第6期48-51,共4页
介绍用于变压器油中气体监测的色谱分析技术及存在的不足 ,分析热导池检测器的工作原理和MEMS技术的特点 ,在此基础上根据实际需求 ,设计了一个由基于MEMS技术的TCD构成的变压器油中气体在线监测系统 ,实验表明 ,该系统灵敏度、稳定性... 介绍用于变压器油中气体监测的色谱分析技术及存在的不足 ,分析热导池检测器的工作原理和MEMS技术的特点 ,在此基础上根据实际需求 ,设计了一个由基于MEMS技术的TCD构成的变压器油中气体在线监测系统 ,实验表明 ,该系统灵敏度、稳定性等均达到了现场检测的需求 。 展开更多
关键词 色谱技术 微机电系统 热导池检测器 变压器
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MEMS阳极键合界面层的力学行为研究进展 被引量:5
8
作者 胡宇群 董明佳 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期474-486,共13页
回顾了微纳机电系统(Micro/Nano electro-mechanical system,MEMS/NEMS)器件工业中所用键合技术的发展和应用,总结了作为其中关键键合技术之一的阳极键合在微纳系统中的重要作用及其主要特点,分析了阳极键合的机理以及所涉及的力学问题... 回顾了微纳机电系统(Micro/Nano electro-mechanical system,MEMS/NEMS)器件工业中所用键合技术的发展和应用,总结了作为其中关键键合技术之一的阳极键合在微纳系统中的重要作用及其主要特点,分析了阳极键合的机理以及所涉及的力学问题,如键合力(静电力、表面力等)作用下的表面粘着;电场作用下接触界面处粒子的扩散、反应;键合界面层中的残余应力等。阳极键合界面层的力学行为及特性直接关系到MEMS器件中微机械结构的安全与可靠性。对这些问题的研究,有助于更好地理解阳极键合,为MEMS/NEMS器件的设计、制造加工以及实际应用提供许多有益参考。 展开更多
关键词 微型机电系统 阳极键合 力学行为 键合技术
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梳状音叉MEMS陀螺非随机误差分析 被引量:4
9
作者 李荣冰 刘建业 +2 位作者 林雪原 华冰 刘瑞华 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期928-931,共4页
研究了一种典型结构的梳状音叉MEMS陀螺的非随机性误差特性。综合考虑梳状音叉MEMS陀螺质心偏移、硅的非等弹性等因素,分析该陀螺中的非随机性干扰力矩;从二阶欠阻尼控制系统的角度,讨论了干扰力矩在陀螺内调制、解调环节下对输出的影响... 研究了一种典型结构的梳状音叉MEMS陀螺的非随机性误差特性。综合考虑梳状音叉MEMS陀螺质心偏移、硅的非等弹性等因素,分析该陀螺中的非随机性干扰力矩;从二阶欠阻尼控制系统的角度,讨论了干扰力矩在陀螺内调制、解调环节下对输出的影响;推导出开环灵敏度随温度、比力和角速度的变化关系。在一定近似条件下,得到梳状音叉MEMS陀螺非随机性误差模型的形式。 展开更多
关键词 MEMS陀螺 非随机性误差 微电子机械系统 惯性导航
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基于Petri网的MEMS柔性设计建模方法 被引量:4
10
作者 徐敬华 张树有 刘晓健 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第12期1791-1799,共9页
微机电系统设计具有微尺度效应和多物理场耦合的特点,而现有的面向产品宏观结构的CAD系统难以满足微米尺度设计需求,为此提出一种基于Petri网的MEMS柔性设计建模方法.在分析MEMS设计特点、框架和流程的基础上,对已有设计系统进行抽象化... 微机电系统设计具有微尺度效应和多物理场耦合的特点,而现有的面向产品宏观结构的CAD系统难以满足微米尺度设计需求,为此提出一种基于Petri网的MEMS柔性设计建模方法.在分析MEMS设计特点、框架和流程的基础上,对已有设计系统进行抽象化和精细化,获得高内聚低耦合的设计模块,并将Petri网与设计系统各模块相互关联,建立了基于Petri网的MEMS柔性设计建模框架;然后通过添加前置库所和带权有向弧调节库所最大/最小标识数,控制设计流的总数;再添加控制库所形成控制回路,使并发变迁有序执行,消解并行设计冲突;最后用Petri网的状态空间求解结果控制各模块运行,满足复杂设计流的多元关系.以ACIS为几何造型内核开发了自主原型系统,以电容式三维硅微梳齿驱动器设计为例进行应用验证,结果表明,文中方法将现有MEMS设计从自顶向下和自底向上及其混合拓展到基于Petri网的柔性设计建模,使产品设计不局限于固定的设计流程,对于提高MEMS设计效率和质量具有重要意义. 展开更多
关键词 PETRI网 微机电系统 微尺度效应 多场耦合 柔性设计建模
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大位移多折叠梁静电驱动器的设计及力学性能分析 被引量:3
11
作者 赵江铭 陈晓阳 王小静 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期5-11,共7页
针对现有微静电梳状谐振器用作驱动器时输出位移极小的弱点,提出一种结构新颖、输出位移大、能工作于谐振状态和静电力状态下的多折叠梁微静电驱动器设计方案。建立该驱动器的力学分析模型,给出位移、弹性系数和谐振频率的解析公式。... 针对现有微静电梳状谐振器用作驱动器时输出位移极小的弱点,提出一种结构新颖、输出位移大、能工作于谐振状态和静电力状态下的多折叠梁微静电驱动器设计方案。建立该驱动器的力学分析模型,给出位移、弹性系数和谐振频率的解析公式。研究表明,当特征尺寸相同时,与常用的直脚型和蟹脚型谐振器相比,在相同电压下其输出位移可提高7倍-14倍,而在相同最大应力条件下其位移输出能力可提高4倍-9倍。 展开更多
关键词 微机电系统 微静电驱动器 大位移输出 结构设计
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MEMS器件平板运动空气阻尼研究 被引量:2
12
作者 朱应敏 贾建援 樊康旗 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期965-968,共4页
针对微电子机械系统中平行板间的气膜阻尼问题,通过将平板沿垂直方向的位移运动方程展开为傅里叶级数,得到了微平面机构所受的空气阻尼力和阻尼系数的解析公式。结果表明,空气阻尼系数近似与两平板间气隙厚度的三次方成反比。通过对微... 针对微电子机械系统中平行板间的气膜阻尼问题,通过将平板沿垂直方向的位移运动方程展开为傅里叶级数,得到了微平面机构所受的空气阻尼力和阻尼系数的解析公式。结果表明,空气阻尼系数近似与两平板间气隙厚度的三次方成反比。通过对微加速度开关质量块工作时所受的空气阻尼进行仿真分析,得出该开关的阻尼系数在工作过程中为变阻尼的结论,并分析了空气阻尼系数对于开关性能的影响。 展开更多
关键词 傅里叶级数 空气阻尼 微加速度开关 微机电系统
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特种压阻式加速度传感器的研制 被引量:3
13
作者 赵立波 赵玉龙 蒋庄德 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1049-1052,共4页
通过动力学分析和有限元模拟,设计出了具有高过载保护功能的加速度传感器结构.采用微型机械电子系统技术和集成电路工艺制作出了高精度、高灵敏度的硅微固态压阻平膜芯片,通过玻璃粉烧结工艺将其键合在弹性梁的应力集中处,利用激光焊接... 通过动力学分析和有限元模拟,设计出了具有高过载保护功能的加速度传感器结构.采用微型机械电子系统技术和集成电路工艺制作出了高精度、高灵敏度的硅微固态压阻平膜芯片,通过玻璃粉烧结工艺将其键合在弹性梁的应力集中处,利用激光焊接工艺,制造了量程为±20 km/s2、过载能力为30倍满量程的特种压阻式加速度传感器.实验表明,在对传感器施加集中载荷和动态冲击的条件下,传感器可达到静态精度为0.86%满量程、动态响应频率为3.43 kHz的技术指标,从而满足了非常规武器在触发控制等特殊领域的应用要求. 展开更多
关键词 微型机械电子系统 固态压阻平膜芯片 弹性梁 高过载 加速度传感器
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基于MEMS微镜角度反馈的新型封装应力隔离结构 被引量:3
14
作者 钱磊 胡杰 +3 位作者 单亚蒙 王俊铎 周鹏 沈文江(指导) 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期179-188,共10页
在微机电系统微镜转轴处集成角度传感器,可用来检测镜面偏转角度实现闭环控制,但封装和实际工况的扰动会给微镜结构引入额外应力,造成压阻角度传感器的灵敏度漂移。为提高微镜在应用场景中偏转角的控制精度,减小封装热应力给集成压阻角... 在微机电系统微镜转轴处集成角度传感器,可用来检测镜面偏转角度实现闭环控制,但封装和实际工况的扰动会给微镜结构引入额外应力,造成压阻角度传感器的灵敏度漂移。为提高微镜在应用场景中偏转角的控制精度,减小封装热应力给集成压阻角度传感器带来的误差信号,提出了一种应力隔离结构。当环境温度变化时,微镜的封装会引入额外的应力,通过理论计算得到这种应力会引起芯片的轴向形变。为探究轴向形变对压阻角度传感器输出特性的影响,建立了压阻传感器的受力分析模型,计算结果表明,轴向应力会改变压阻角度传感器的输出幅值,是导致误差信号的主要因素。利用微纳加工技术制备集成压阻角度传感器的微镜,实验结果表明:传统结构芯片在12μm的轴向拉伸和轴向压缩下,压阻角度传感器的灵敏度从19.22 mV/°增加到20.16 mV/°,变化幅度为0.94 mV/°,其灵敏度随着形变量呈现明显的发散趋势;而有应力隔离结构的芯片在相同形变条件下,传感器的灵敏度则从19.37 mV/°增加到19.67 mV/°,变化幅度收敛至0.3 mV/°,有效地提高了角度传感器在不同形变条件下的稳定性。在机械可靠性方面,两种结构均通过了抗冲击和抗振动测试。 展开更多
关键词 微机电系统 MEMS微镜 压阻传感器 封装应力 应力隔离装置
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多晶硅微型电极阵列的研制 被引量:3
15
作者 吴英 江永清 +1 位作者 温志渝 张正元 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期317-319,共3页
讨论了pn结对制作硅微电极阵列的局限性,提出了一种在沟道侧壁制作多晶硅电极阵列的设计和制作方法。实验结果表明,利用该方法研制的微电极阵列不仅克服了pn结的影响,能够为MEMS芯片器件提供所需的工作电压,而且也为一些小型化电极的设... 讨论了pn结对制作硅微电极阵列的局限性,提出了一种在沟道侧壁制作多晶硅电极阵列的设计和制作方法。实验结果表明,利用该方法研制的微电极阵列不仅克服了pn结的影响,能够为MEMS芯片器件提供所需的工作电压,而且也为一些小型化电极的设计及研制提供了新的思路和方法。 展开更多
关键词 MEMS 微型电极阵列 多晶硅
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胶囊式微机电系统的现状与发展趋势 被引量:2
16
作者 李旻 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2010年第1期150-153,共4页
介绍以色列的M2A、日本的NOR IKA3和我国的OMOM等国内外几种典型的胶囊式微机电系统的组成结构和工作原理。分析胶囊式微机电系统技术的发展趋势,表明高效稳定的无线能量传输技术、准确方便的定位技术和可靠易控的多功能集成技术是未来... 介绍以色列的M2A、日本的NOR IKA3和我国的OMOM等国内外几种典型的胶囊式微机电系统的组成结构和工作原理。分析胶囊式微机电系统技术的发展趋势,表明高效稳定的无线能量传输技术、准确方便的定位技术和可靠易控的多功能集成技术是未来需要重点突破的关键技术。 展开更多
关键词 微机电系统 智能胶囊 诊疗
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用GDQ方法模拟微尺度库埃特流动研究 被引量:2
17
作者 罗建斌 徐斌 薛宏 《广西工学院学报》 CAS 2009年第1期43-47,共5页
探讨了一种在MEMS中常见的流动系统,对N-S方程加以改进,建立相应的理论模型。采用广义微分积分方法(GDQ)进行流场数值模拟,并用蒙特卡洛直接模拟方法(DSMC)来加以验证。结果表明:新建理论模型的模拟结果与DSMC模拟结果基本吻合。该理论... 探讨了一种在MEMS中常见的流动系统,对N-S方程加以改进,建立相应的理论模型。采用广义微分积分方法(GDQ)进行流场数值模拟,并用蒙特卡洛直接模拟方法(DSMC)来加以验证。结果表明:新建理论模型的模拟结果与DSMC模拟结果基本吻合。该理论模型可以模拟滑移区和过渡流动区的气体流动;GDQ方法程序简单,计算成本低。 展开更多
关键词 微电子机械系统 库埃特流动 广义微分积分方法 蒙特卡罗直接模拟法
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低g值微惯性开关单向敏感性设计与分析 被引量:1
18
作者 王超 陈光焱 吴嘉丽 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期79-83,共5页
选用典型的"弹簧-质量"系统,基于平面矩形螺旋梁结构,研制了一种具有良好单向敏感性的低g值微惯性开关。采用ANSYS有限元软件,对惯性开关的单向敏感性进行了静力学仿真分析。分析结果表明,横向加速度对惯性开关闭合阈值的影... 选用典型的"弹簧-质量"系统,基于平面矩形螺旋梁结构,研制了一种具有良好单向敏感性的低g值微惯性开关。采用ANSYS有限元软件,对惯性开关的单向敏感性进行了静力学仿真分析。分析结果表明,横向加速度对惯性开关闭合阈值的影响较小。采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装技术,包括KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术,完成了微惯性开关的制备。经离心试验测试,微惯性开关的闭合阈值约为12.26g,具有约±0.2g的闭合精度。当横向惯性加速度小于15g时,对其闭合阈值的影响小于0.5g。测试结果表明,微惯性开关具有较好的单向敏感性,多次测试重复性好,具有体积小、结构简单、加工容易实现、环境适应性好等特点。 展开更多
关键词 单向敏感性 平面矩形螺旋梁 低g值微惯性开关 微机电系统
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微机械电子系统中的摩擦磨损及研究方向 被引量:1
19
作者 李晓颖 韩彦彬 《现代机械》 2006年第3期82-83,共2页
介绍了微机械电子系统的概念,分析了微机电系统的摩擦磨损机理。结合近年来研究成果,根据微机电与传统机械摩擦磨损的不同,总结出了微机械电子系统摩擦磨损设计中的研究方向。
关键词 微机械电子系统 微机电系统摩擦 摩擦磨损研究方向
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Study of Piezoresistive Micro Electro-Mechanical Accelerometer Design Platform
20
作者 张菁华 石庚辰 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2005年第3期289-292,共4页
According to the inland micro electro-mechanical system (MEMS) process technique level, a design platform of piezoresistive micro electro-mechanical accelerometer is given. This platform is much more adaptable to th... According to the inland micro electro-mechanical system (MEMS) process technique level, a design platform of piezoresistive micro electro-mechanical accelerometer is given. This platform is much more adaptable to the inland designer compared with the current MEMS CAD software. The design flow is presented in detail, and the key techique in the platform is analyzed amply. The structure design methodology is exemplified in the design of a piezoresistive accelerometer, and the accelerometer is the optimized structure for the given performance requirements. The accelerometer is now being manufactured. 展开更多
关键词 micro electro-mechanical system SENSOR computer aided design
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