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MEMS执行机构在微小力传感器量值溯源中的应用

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资料语言:中文

更新时间:2025-01-09 11:14:37



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内容简介

MEMS执行机构在微小力传感器量值溯源中的应用 148
》应用技术
传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies)
2016年第35卷第11期
DOI:10.13873/J.10009787(2016 )11014803
MIEMIS执行机构在微小力传感器量值溯源中的应用
徐立"2,郑培亮"2,李间,黄振宇1,2,李倩(1.广东省现代几何与力学计量重点实验室,广东广州510405
2.广东省计量科学研究院,广东广州510405)
摘要:对一种基于微电子机械系统MEMS执行器结构的非接触融式三维微小力装置测量原理、装置结构、标定方法、力学特性及使用方法等进行分析。结果表明:该装置可产生空间任意方向微小力,实现空间非竖直方向微小力传感器量值溯源;利用该装置对微小力传感器进行量值测源时,能大幅减小极板间距离测量与控制不确定度对输出微小力影响,装置无需配备复杂昂贵的位移控制与测量辅助装置便可达较高精度。对简化微小力传感器量值溯源装置结构具有较大实际意义
关键词:微电子机械系统(MEMS)执行器:微小力;传感器:量值溯源
中图分类号:TH71
文献标识码:A
文章编号:1000-9787(2016)11-0148-03
Application of MEMS actuator mechanism in
micro-force sensor traceability
XU Li'-2, ZHENG Pei-liang'2, LI Chuang' , HUANG Zhen-yu'-2, LI Qian
( 1. Guangdong Provincial Key Laboratory of Modern Geometric and Mechanical Metrology
Technology, Guangzhou 510405, China;
2. Guangdong Provincial Institute of Metrology,Guangzhou 510405,China)
Abstract : Application of micro-force sensor is widespread in the new industries and frontier technology. The micro force traceable measurement technology has seriously lagged behind the development of its application. Measuring principle, device configuration, calibration method, mechanical properties and usage of method of non-contact 3D micro-force device based on micro-electro-mechanical system MEMS )actuator structure are analyzed. Results show that the device can generate micro-force in any direction, and be satisfied with demand for micro-force sensor traceability with non-vertical orientation is realized. The impact of distance measurement and control uncertainty on output micro-force can be significantly reduced by the device. The device can achieve high precision without complex and expensive auxiliary equipment. It has great practical meaning to simplify device structure in micro-force sensor traceability
Key words : micro-electro-mechanical system( MEMS ) actuator; micro-force; sensor; traceability
0引言
随着现代科技发展,微小力学量应用日益产泛。微小力在微纳米量级加工技术、微小力传感器技术、生物力学量测量、液体表面张力研究、微观摩擦现象观测及微型卫星、微型间谍飞行器姿态调整与定位等诸多领域具有重要作用。但对mN量级以下微小力,其可溯源测量技术目前仍处于研究阶段1.2]。微小力传感器量值溯源仍直接溯源到质量,由于础码本身质量制约,达到mg量级时,质量本身存在很大不确定度,且采用该方法还涉及重力加速度测量这一难题,采用码进行微小力量值溯源的适应性受到很
收稿日期:2015-12-01
大限制3-6]。此外,微小码仅能产生竖直方向微小力,力是一个失量,所需标准力为非竖直方向时,采用该方法将无法对其他方向微小力传感器进行量值溯源。
微电子机械系统(micro-electro-mechanicalsystem MEMS)中,执行器是一种应用普遍的功能性部件[7.8]。 MEMS器件中执行器产生的力均为微小力,根据MEMS执行器结构原理能获得微小力源,满足微小力传感器量值溯源需要[9.10]。
本文基于MEMS执行器结构,设计一种非接触式三维
微小力装置,利用该装置可产生空间任意方向微小力,实现
*基金项目:国家质检总局科技计划资助项目(2013QK259);广东省公益研究与能力建设专项资金项目(2014A040401044)
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