摘要:提出了一种易于使用的薄膜体声波(FBAR)滤波器的4步设计方法，以一种FDDLTE Band7的Rx滤波器为例展示了该方法的应用流程。第一步，根据FBAR滤波器的中心频率和带宽指标，确定FBAR薄膜叠层中各层薄膜的厚度。第二步，得到滤波器的电路结构。第三步，得到每个FBAR单元的谐振区面积；为此，将串联FBAR单元的谐振区面积、并联FBAR单元与串联FBAR单元的谐振区面积比值作为两组优化参数；将给定滤波器的插入损耗和带外抑制指标作为优化目标，利用ADS软件中的梯度优化算法，得到其优化值。第四步，旨在使滤波器的带内纹波最小化。设计中采用一种新的FBAR电极厚度调整方法，故意使串联FBAR的串联谐振频率与并联FBAR的并联谐振频率频率值不等，但相差很小，实现了该目标。由于案例设计结果中，SiO2支撑层的厚度仅300 nm，需要在背面通孔刻蚀的微加工工艺中工序保留良好，因此，提出了一种基于绝缘衬底上的Si（SOI）圆片中埋氧层(BOX)缓冲的两步通孔刻蚀工艺方案，该方法利用了BOX的刻蚀自停止特性。研究结果表明，Rx滤波器插入损耗为0.6 dB，在Tx频段的带外抑制为40.4 dB，带内纹波为0.4 dB。由此验证了该设计方法的可行性。

摘要:薄膜体声波谐振(FBAR)滤波器具有体积小，性能高，一致性及可制造性好等优势，相关产品已被广泛应用于移动通信市场。通过对FBAR技术的基本原理和器件结构，讨论了FBAR技术的现状及发展趋势，表明其未来向宽带化,高功率化,高温度稳定性及小型化等方向发展。

摘要:为消除声表面波式小波变换处理器压电基片对频率特性的影响，以及输出换能器的指条数对带宽的影响和解决衍射问题，研制了声表面波式指宽变长小波变换处理器。该处理器选取机电耦合系数0.64%的X112°Y LiTaO3压电基片，输出换能器指条数为36，输入换能器采用指宽变长且声孔径均匀的叉指换能器。设计和制作了尺度2-2声表面波式指宽变长小波变换处理器样品。实验结果表明，声表面波式指宽变长小波变换处理器频率特性曲线光滑，-3 dB实验带宽为1.072 MHz，与理论带宽值一致，且不存在衍射问题。

摘要:提出并分析了一种大范围可调谐的通带可变微波光子滤波器。它基于受激布里渊散射（SBS）效应并使用2个调制器与1个光纤布喇格光栅生成泵浦信号。通过分别调节这2个调制器的调制频率，可得双通带滤波器和通带间隔可变的四通带滤波器，并实现滤波器中心频率的大范围连续可调谐，而在整个调谐过程中，滤波器的3 dB带宽保持不变。仿真分析了不同调制信号对滤波器通带及中心频率的影响，以及滤波器的带宽与泵浦的功率和SBS增益介质长度的关系。

摘要:针对石油、煤矿等特殊环境中对小型化捷联惯性导航系统的需求，设计并实现了基于现场可编程门阵列（FPGA）单芯片控制的微机电系统惯性测量单元(MEMS_IMU)小型化捷联惯性导航系统。系统采用ADI公司的MEMS_IMU作为惯性器件，主控芯片使用Cyclone III系列FPGA，采用可编程片上系统(SOPC)工作模式，最终制成尺寸4 cm×11 cm的捷联惯导系统。系统实现了数据采集、误差补偿、导航解算以及与上位机通信等功能。实验结果表明,系统能满足在钻井等小尺寸测量环境中使用，连续姿态变换过程中姿态误差小于2°，实现稳定工作。

摘要:为实现压电作动器动态无功补偿的目的，该文提出了一种基于变压器的无源可控电抗器的新方案。通过对变压器T型等效电路的端口等效阻抗方程分析可知，当变压器负载阻抗变化时，变压器的等效并联感抗会发生变化，从而实现变压器一次侧阻抗可调。增加变压器原副边电感值，可增加变压器的等效并联电阻，从而减小可控电抗器损耗。理论和实验结果证明此新方案的正确性。

摘要:为实现对特定基因序列的快速、灵敏检测，该文制备了一种基于碲化镉量子点的DNA电化学发光传感器并对测试条件进行了优化。电化学发光传感器是以金电极作基底，然后依次键合L半胱氨酸和探针单链DNA。采用循环伏安法和电化学阻抗谱法对传感器的组装过程进行表征。电化学发光试剂碲化镉量子点标记的目标DNA与探针DNA杂交构成电化学发光传感器体系。结果表明，扫描时间6 s，扫描电位-3.0~-1.5 V，扫描速率0.1 V/s时，电化学发光传感器体系的电化学发光效果最佳。

摘要:局部放电是一种有效的高压部件绝缘性能检测方法，可通过声、光及电等信号的探测来有效预报绝缘劣化程度。该文建立了基于局部放电超声信号检测的光纤传感器测试系统，使用Machzehnder光干涉法来检测声信号导致的光程差，测算测量回路的微小机械形变。实际测试结果表明，该系统具有高的测试灵敏度，可精确测量纳米级的机械形变，准确反映局部放电过程引起的超声信号。采用该光纤传感系统可对多层陶瓷器件的局部放电进行跟踪测量。

摘要:设计了一个新型的直线超声电机移动平台，该平台利用超声电机的并联技术，采用对称的双定子推动直线导轨滑动。定子采用矩形板结构和一端铰支的夹持方式，其工作模态选用矩形结构的一阶弯曲振动模态和一阶纵向振动模态。分析表明,与其他振动模态相比,矩形板结构的一阶振动模态具有较高的输出效率；双定子对称结构能减小定子与直线导轨间预压力对移动平台的影响，利于直线导轨运行稳定性的提高；定子一端铰支的夹持方式能增加定子夹持的切向刚度，可提高平台输出力。该文最后通过实验测试了双定子平台的输出特性。实验结果表明,双定子平台的负载达到8.5 kg，最大空载速度为305 mm/s，与单定子平台相比，其负载增加了70%。

摘要:柱式平板声子晶体结构有利于实现质量加载和液相检测，该文提出并制备一种柱式平板声子晶体点缺陷。采用有限元法进行禁带计算分析，仿真出该声子晶体点缺陷模式的振型。采用微机电系统(MEMS)工艺制备出硅基AlN声波传感器,通过电极构型的模式选择对选定点缺陷模式的性能进行了测试分析。结果表明，通过合理设计激励电极可获得较高频率声子晶体点缺陷模式。实验中选择激发的模式频率为7.732 MHz，其对应空气中品质因数Q=700，这为实现液相检测提供了理论基础和实验依据。

摘要:针对有效机电耦合系数(k2eff)的两种影响因素薄膜体声波谐振器(FBAR)的电极/压电层厚度比与压电层薄膜的c轴取向，分别建立了厚度比可变与c轴取向可变的三层复合结构的FBAR三维仿真模型。以一个谐振频率为2.185 GHz的FBAR谐振器作为分析案例，通过仿真得出,设计得到的膜层厚度比为0.206时，虽然FBAR的k2eff略有下降，但此时 Mo电极厚为0.247 μm，AlN压电层厚为1.119 7 μm，使得FBAR电学性能较好，工艺制备复杂度及时间降低。另外，c轴倾斜角度为3°时，会使FBAR的k2eff下降，同时FBAR阻抗特性曲线产生较强的寄生谐振，这会引起FBAR横向能量泄露，恶化FBAR滤波器的带内插损。因此，在制备AlN薄膜时应该严格把握各项工艺参数。此外，通过适当放宽FBAR谐振器谐振频率增量能使k2eff具有一定冗余量来弥补工艺制备引起的k2eff下降。

摘要:针对目前酶、蛋白质等重要生物分子在检测中的问题, 该文设计了一种缺陷阶梯型光学生物传感器, 用严格耦合波分析(RCWA)法计算此传感器反射光谱的反射率。由模拟结果可得，传感器反射光谱的特定波峰处，激光的入射角度与待测生物分子折射率有良好的线性关系，且在75.4°固定的激光入射角度下，传感器反射光〖JP2〗谱中的反射率与待测生物分子的折射率也有良好的线性关系。基于此结论可知，不仅可由传感器反射光谱的反射率得到待测生物分子的折射率，也可由激光的入射角度来得到待测生物分子的折射率，进而获取待测生物分子的信息。

摘要:针对基于压电传感器的结构健康监测系统特别设计了一16通道的程控电荷放大器板卡，由嵌入式微控制芯片STM32F407IGT6进行板卡的功能和状态控制。程控电荷放大器板卡包含驱动传感选择模块、电荷转换模块、无源滤波模块、二级放大兼微调模块、带通滤波模块及USB传输模块等，满足研制的电荷放大器具备的各项功能，同时具有体积小及集成度高等优点。板卡与上位机直接通过USB串口进行通信，上位机用户界面基于LabVIEW软件进行开发。

摘要:研究了基于小型无人机飞行试验的数据采集器。利用单片机C8051F121全双工串口UART实时接收飞行试验数据，将数据保存在FLASH芯片K9K8G08U0A中；采用铁电存储器FM25CL64保存数据链表；设计数据提取软件，使用者可根据需要将存储在FLASH芯片K9K8G08U0A中的数据下载到上位机中进行分析和处理。该数据采集器体积约50 mm×35 mm，成本仅200元，容量为8 Gbit，能存储30 h的试验数据，保存数据约10年，使用方便可靠，完美实现了试验数据实时记录和按需提取，具有重要的工程应用价值。

摘要:可调频声衬是学术界的研究热点，该文提出了一种基于逆压电效应的可调频声衬结构。该结构将压电片作为声衬的背板，通过压电片的形变来改变声衬的腔体体积，从而调节声衬的消声频率。在分析声衬消声原理及逆压电效应的基础上，采用有限元法对压电片的位移进行分析，压电片的形变量与施加的直流电压幅值呈线性关系。最后通过对压电声衬进行结构优化设计,增加了体积的相对变化量,直径为50 mm压电片的形变量为0.2 mm时,产生的体积相对变化量从0.85％提升到3.3％，其消声频带的偏移量增加至30 Hz。

摘要:采用磁控溅射法外延生长(100)Nb∶SrTiO3/(110)ZnO异质结。施加磁场前、后均观测到典型的整流特性，但施加磁场后的整流效应显著增强。通过高频和低频时的电容，得到施加磁场导致界面态密度从3.8×1012 eV-1 cm-2 增加到 8.2×1012 eV-1 cm-2。此外，在-1 ~1 T范围内Nb∶SrTiO3/ZnO异质结呈现出了抗磁背景下的强铁磁特性。因此磁场致整流效应增强可归结为界面态密度的增加。

摘要:磁场系统作为磁光阱的重要组成部分，在高精度冷原子陀螺仪中占着重要地位。随着陀螺体积的减小和集成度的提高，磁场系统的制造和装调误差对陀螺性能的影响不断增大。这些误差将引起磁场零点漂移和磁场梯度变化，降低捕获效率和原子团的质量，从而影响陀螺性能。该文通过理论分析对二维磁场系统的主要制造和装调误差进行了筛选，并利用实验设计和Ansoft仿真完成了“虚拟”实验。基于实验结果的数学回归，对关键制造和装调参数设计了合理的容差限，并进行了试制验证。该工作为小型化冷原子陀螺仪二维磁场系统的设计和制造提供了理论指导。

摘要:针对传统声定位系统难以满足传感器阵列所需满足的特定几何形状布设问题，提出了一种任意布设多元阵列的声定位方法。由于算法需要保证定位公式中的转换矩阵为非奇异矩阵，因此，最少需要5个阵元满足对声源进行空间定位，具有较好的工程应用前景。通过MATLAB对该算法进行仿真，在500 m×500 m的区域，时延标准差为60 μs，蒙特卡洛次数为500次，计算得出x、y轴的最大误差不超过0.04 m，z轴的最大误差不超过0.1 m。由此可见，该定位方法不仅可有效实现对声源的三维定位，并可灵活应用于战场或其他声目标的探测。

摘要:设计并研究了基于压电效应的微机电系统(MEMS)仿生结构的三维矢量水声传感机理，包含基础结构的建模、定向探测分析，器件制备的基础研究及其相关测试。通过Ansys 15.0对器件进行了静态位移分布和应力分析仿真，借助扫描电镜和原子力显微镜对锆钛酸铅(PZT)压电薄膜进行了观察，对器件进行了扫频测试和指向性测试，谐振频率约为500 Hz，输出电压峰峰值为280 mV。它对促进现代水声传感技术的发展和解决对液体环境中微弱信号的高精度定位、识别、探测等技术难题具有一定的科学和实用价值。

摘要:针对微机电系统(MEMS)仿生矢量水听器工作频带窄，灵敏度低，且存在左、右舷模糊问题，设计了高灵敏宽频带复合式MEMS水听器。矢量部分选择4个不同纤毛长度的仿生矢量水听器组成阵列，各结构间采用并联方式，工作频带拓宽到4 800 Hz，并分割出4个不同的频率段，在拓宽了频响带宽的同时保证了灵敏度。标量部分采用低频电容水声传感器进行优化设计，空腔注满硅油、振膜开设声学孔，提高振膜承压性的同时保证了良好的动态性能。后续对标量和矢量信息进行声能流联合算法处理，解决了左右舷模糊的难题。该文主要介绍了复合式MEMS水听器的工作原理，结合ANSYS workbench进行了仿真验证。选用玻璃片及绝缘衬底上的硅 (SOI)片键合的单片集成复合结构工艺设计，在玻璃上定义空腔及下电极，在SOI片上定义十字梁和振膜，整体结构一致性好，定位精度高。

摘要:针对舰船辐射噪声中线谱检测及提取难问题，研究了基于矢量水听器的自适应线谱增强器。利用矢量水听器同步、同点测量声场的声压和振速的特点，将传统自适应线谱增强器改进为双输入结构，由于所测声压信号与振速信号间的相关性，提高了线谱增强的效果。通过实测数据对改进算法进行了验证，并在Simulink中的DSP Bulider平台下对改进的自适应线谱增强算法予以实现。

摘要:采用传统固相烧结法制备了CeO2掺杂的0.97(K0.5Na0.5)NbO3-0.03Bi(Zn2/3Nb1/3)O3-1.0%CeO2（摩尔分数、0.97KNN0.03BZN1.0CeO2）无铅铁电陶瓷。研究了1 130 ℃烧结温度下，不同保温时间（1 h、2 h、4 h）和升温速率（2 ℃/min、5 ℃/min）对陶瓷样品相组成、显微结构及介电和铁电性能的影响。研究发现，当烧结条件为1 130 ℃，保温4 h，升温速率2 ℃/min时，0.97KNN-0.03BZN-1.0CeO2陶瓷试样较致密，表现出较优异的介电、铁电性能，介电常数为1 418（100 kHz），介电损耗低于2%，并表现出弛豫铁电体特性。

摘要:采用脉冲电磁场辅助水热合成法制备了高比表面积、高能面暴露的ZnO纳米片阵列，通过场发射扫描电镜(FESEM)、X线衍射(XRD)及X线光电子能谱（XPS）等手段测试纳米结构阵列的性能。结果表明，经过Al掺杂后的ZnO纳米结构由棒状转变为六边形的片状结构，当Al的摩尔分数为1%时，纳米片彼此交错，组织均匀，垂直于衬底，与传统纳米棒相比，纳米片具有更大的比表面积及更多暴露的高能晶面，并对纳米棒向纳米片的转变机理进行了详细的分析和探讨。

摘要:设计并制作了一种液路自对准的高频硅基超声雾化器，利用有限元分析软件对器件的特性进行了系统的仿真分析，得到施加30 V的激励电压后器件的阻抗特性，相应谐振频率下的位移、应力分布及变幅杆各部分振动位移随时间的瞬态变化图。结果表明，仿真分析与理论设计相符。最后，通过微机电系统（MEMS）工艺制备了谐振频率为1 MHz的硅基超声雾化器，为后期实验测试打好基础。

摘要:采用传统固相烧结法制备出0.94Bi0.5(Na1-xLix)0.5TiO30.06BaTiO3(BNT6)压电陶瓷（摩尔分数x分别为0.06%，0.10%，0.15%，0.20%)，研究了不同含量Li2O掺杂对Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)基陶瓷材料物相结构、显微组织和压电、介电性能的影响。结果表明,添加不同含量的Li2O，制备的BNBT6压电陶瓷组织分布均匀,致密度高，呈现三方四方共存的准同型相界结构，且不同含量的Li2O不影响陶瓷的相结构，但其烧结性能及电性能与Li含量有关。当x=0.15%时，BNBT6陶瓷样品的性能最佳，相对密度达到98%，在1 kHz的测试频率下，BNBT6陶瓷样品的压电常数d33=130 pC/N,介电常数εr=971,介电损耗tan δ=2.0%,机械品质因数Qm=367。

摘要:提出了一种基于压电陶瓷激励与传感技术的预应力装配式风电叶片连接单元的状态监测方法。通过逐级施加螺栓预拉力对连接单元进行安装，再对连接段施加轴心拉力直至试件破坏，将压电陶瓷片粘贴在连接单元两侧分别作为驱动端和接收端，对受力全过程进行监测。比较不同激励信号下各阶段测量信号基于小波包分析的健康指标的变化，发现在连接界面脱开时信号出现明显衰减。该文的方法可实现装配式风力发电机叶片连接段状态的有效监测。

摘要:为满足高性能惯性/全球卫星导航系统（GPS）组合导航的要求，进一步提高卡尔曼滤波算法在组合导航定位中的解算精度，考虑利用逆向数据处理和加权平滑的融合算法，提出一种正逆向融合的卡尔曼滤波算法应用于惯性/GPS的松组合导航中。分析了正逆向融合的卡尔曼滤波算法的解算方法，并与普通正向卡尔曼滤波算法做出比较。实验部分采用车载传感器采集的实测数据，通过对两种方法解算结果的误差分析，表明了正逆向融合的滤波算法在定位精度方面优于传统正向滤波算法。

摘要:在飞行过程中，机翼结构会受到不同外力作用而产生变形。作为内力矩的一种，弯矩大小与结构受力和变形量有关。因此，针对变形状态下的弯矩测量对于飞行器状态监测具有重要意义。该文以等宽、等厚、等截面的单边固支板结构作为机翼的简化模型，提出一种基于光纤光栅传感器的结构弯矩测量方法，推导得到板结构在弯曲变形情况下的应变弯矩转换方程。通过构建单边固支板结构光纤监测系统，实现对不同载荷下板结构关键位置的弯矩测量，单点加载、多点加载与均布加载方式下均方根误差分别约为0.883、0.825、0.689。

摘要:在混凝土的内爆炸试验中，利用光纤光栅（FBG）传感技术对混凝土表面应变进行测量，获得了内爆炸荷载作用下的混凝土表面应变历史曲线，并对这些曲线进行了初步分析。分析结果表明试验采用的测量方法可行，同时也验证了重力作用对爆炸荷载混凝土表面应变分布的影响，且捕捉到混凝土试件与实验坑的碰撞响应。

摘要:建立电容式微机械超声传感器(CMUT)微元三维有限元模型，经过分析CMUT微元不同结构对CMUT性能的影响，得到CMUT结构参数。设定工作频率范围1~2 MHz，工作电压Vdc<100 V，首先，利用有限元模型进行模态分析研究薄膜参数与一阶频率的关系，以此确定薄膜参数；然后，在阐述相关理论和静态分析的基础上，仿真、分析空腔对CMUT性能的影响，进而确定空腔高度；最后，通过静电机械耦合分析和计算机电耦合系数优化电极参数。对所设计的CMUT结构进行仿真验证，工作频率为1.65 MHz，塌陷电压为68 V，满足应用要求。

摘要:以声光可调谐滤光器（AOTF）作为分光器件，采用FPA640×512 InGaAs焦平面阵列探测器作为光学敏感接收器件，设计了近红外成像系统。该系统由AOTF光路模块、射频驱动源模块及阵列探测器成像模块3大部分组成。首先介绍了AOTF的工作原理，并根据该原理设计了高频信号发生电路和功率放大电路，用来驱动AOTF衍射出不同波长的光波；以现场可编程门阵列(FPGA)作为核心处理单元的探测器成像模块，在接收到来自射频驱动同步接口电路的上升沿信号后，产生探测器正常工作所需时序，最终通过数据采集存储实现图像复原。搭建了近红外成像系统，实验表明，在0.9～1.7 μm近红外波段范围内系统成像质量清晰，具有较高的应用价值。

摘要:激光超声检测技术具有非接触、快速及高效等优点，在复合材料无损检测领域应用前景较好。该文研究了激光热弹激发超声应力的机理，构建了非接触式扫描激光超声检测系统，用于碳纤维复合材料结构健康状况的实时在线检测。实验研究了超声信号与激光参数和接收距离等参数间的关系。实验结果表明，激光超声检测技术可有效用于碳纤维复合材料结构健康检测；建立的碳纤维复合材料激光超声检测系统采用了扫描激光技术，单次检测仅需0.1 s，提高了检测效率，且装置简单，操作方便，易于安装调试；热弹范围内超声信号幅值随激光能量增大而增大，随接收距离增大而减小。

摘要:气固两相流相关参数的实时检测对过程控制和高效运行具有重要的意义。针对现有气固两相流参数检测法的缺陷，依据经典声发射理论，设计一套空气玻璃微珠的声发射信号检测装置，进行试验并评价。选用不同粒径的玻璃微珠在撞击速度分别为1.98 m/s、2.80 m/s、3.40 m/s和4.00 m/s下，获取气固两相流的速度、粒径的声发射信号，并采用功率谱估计对其进行分析。试验发现，功率谱估计的幅值、面积与固相颗粒的撞击速度、粒径呈良好的线性关系，通过验证试验，粒径检测的相对误差小于8.5%。因此，声发射结合功率谱估计的方法测量固相颗粒粒径是可行的。

摘要:为实现较大的驱动力和速度，提出一种新型压电驱动器，研究了驱动器输出性能随压电泵工作腔数、频率的变化规律。制作驱动器，分别进行十腔串联压电泵/五腔压电泵并联、3~5个压电振子工作、50~400 Hz频率下的输出试验。结果表明，压电泵并联时驱动器的最佳输出功率较大；工作的振子数目不同，存在不同的最佳频率使驱动器的输出速度最大，相同的频率使输出推力最大；最佳频率时，驱动器的输出与工作的振子数目呈正比。在150 V、380 Hz时驱动器输出功率最大，此时输出速度和推力是10.72 mm/s、57.7 N。

摘要:基于EulerBernoulli梁原理研究了铝基双晶串联压电悬臂梁电压频响和短路开路共振频移量问题。以悬臂梁总厚度和压电陶瓷厚度为影响参数，首先推导了输出电压的单/多模态解，再以单模态解为基础，分析了不同厚度压电悬臂梁短路开路共振频移量。研究结果表明，与多模态解相比，单模态解的估计性良好，且计算简便。在任意变负载区间内，存在最劣压电陶瓷厚度，使短路开路共振频移量最大。因此，在进行压电悬臂梁结构设计时，应尽量避开最劣点，使外部负载具有最佳适应性，提高能量回收效率。

摘要:提出了一种新型超宽带(UWB)陷波天线，该天线的结构由常规的圆形单极子天线演变而成。为获得超宽带特性，天线的辐射体被设计成渐变的笑脸形状。同时，通过在辐射贴片上开C形槽来实现陷波特性。合理选择C形槽的尺寸可有效去除超宽带频段内的无线局域网WLAN（5.150~5.825 GHz）的干扰。仿真结果表明，天线在4.91~6.07 GHz处形成了阻带特性（电压驻波比VSWR>2），天线结构新颖简单，适用于超宽带通信系统。

摘要:针对弹体侵彻中多路信号进行实时高精度、高速采集的需求，设计了一种基于微机电系统(MEMS)加速度传感器的弹载回收系统。该系统以现场可编程门阵列(FPGA)芯片XC3S400作为电路的主控单元，通过控制A/D转换器（AD7934）实现模数转换，并由数据缓存器（FIFO）缓存后经过USB3.0接口芯片CYUSB3014将采集到的数据上传到上位机显示分析。试验结果表明，该弹载回收系统传输数据迅速、准确，无错帧与丢帧的现象，完全满足实际工程的需要。具有体积小，功耗低，可靠性高等特点，已成功应用于弹体侵彻试验中。