動態微機電係統——理論與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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何廣平 著

圖書標籤:

• 微機電係統
• MEMS
• 動態特性
• 建模與仿真
• 傳感器
• 執行器
• 控製
• 理論分析
• 應用案例
• 機械工程
• 電子工程

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030343161

商品編碼：29725209567

包裝：平裝

齣版時間：2012-06-01

基本信息

書名:動態微機電係統——理論與應用

：80.00元

售價：54.4元,便宜25.6元,摺扣68

作者:何廣平

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2012-06-01

ISBN：9787030343161

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.558kg

編輯推薦

　　本書以動態MEMS為主要對象，從功能材料的製備、設計方法、製造工藝與失效模式分析、建模與控製方法以及係統應用的角度，較深入地介紹瞭當前國內外的一些主要研究成果。本書主要內容取材於作者所在課題組近年來的一些科研成果，同時也對動態MEMS所涵蓋專業領域國內外的主流前沿技術進行係統歸納，使讀者能在較短時間內對動態MEMS的主要技術領域和前沿研究方嚮有所瞭解，並從中選擇自己感興趣的主題進一步開展研究。本書內容安排力求深入淺齣，引文詳實豐富，適閤作為初涉本領域的研究生教材，也可供具有一定研究基礎的讀者參考。

內容提要

　　本書以動態微機電係統（MEMS）為主要對象，介紹其相關的功能材料、設計方法、製造工藝以及控製方法。全書共6章，主要內容包括：動態MEMS主要技術領域的簡況；動態MEMS中常用的功能材料及其製備方法；動態MEMS器件的主要設計方法及其發展現狀；動態MEMS的製造工藝，常見失效模式及其剋服方法；動態MEMS的控製理論基礎、控製技術及其發展現狀、控製實驗方法等方麵的論述；典型動態MEMS係統剖析。《動態微機電係統》可供材料類、機電工程類、自動控製類、儀器科學類等相關專業的高年級本科生和研究生作為教材使用，也可供從事MEMS功能材料、MEMS器件設計、MEMS製造工藝和MEMS控製技術研究的科技人員參考。

目錄

前言章 緒論 1.1 引言 1.2 MEMS的基本特徵和主要技術領域 1.3 動態MEMS中的常用材料 1.4 動態MEMS的設計方法簡介 1.5 動態MEMS的製造技術簡介 1.6 動態MEMS的控製技術及其發展概況 1.7 MEMS的應用前景 參考文獻第2章 動態MEMS中的功能材料與製備方法 2.1 引言 2.2 動態MEMS壓電材料 2.3 動態MEMS磁緻伸縮材料 2.4 動態MEMS形狀記憶閤金材料 2.5 動態MEMS智能高分子材料 參考文獻第3章 動態MEMS的設計理論與設計方法 3.1 引言 3.2 分布式全柔性微機構的拓撲優化設計方法 3.3 動態MEMS的可靠性設計方法 3.4 電熱微緻動器的魯棒優化設計 3.5 可變電容靜電微電機的優化設計 3.6 動態MEMS設計理論的發展展望 參考文獻第4章 動態MEMS的製造技術 4.1 MEMS的製造技術簡介 4.2 薄膜材料製備技術 4.3 光刻技術 4.4 刻蝕技術 4.5 鍵閤工藝技術 4.6 MEMS製造中常見的失效模式與防止方法 參考文獻第5章 動態MEMS的建模與控製技術 5.1 引言 5.2 典型動態MEMS的動力學模型 5.3 動態MEMS的非綫性特徵及其應用 5.4 動態MEMS控製技術的理論基礎 5.5 動態MEMS的控製器設計 5.6 動態MEMS的控製技術實驗方法 參考文獻第6章 典型動態MEMS剖析 6.1 壓電微緻動器的電荷驅動控製 6.2 壓電微電機 6.3 鏇轉式靜電微緻動器 6.4 PZT微緻動器的製備 參考文獻

作者介紹

文摘

序言

動態微機電係統：理論與應用 一本深度探索微觀世界精密機械運作奧秘的著作 微機電係統（MEMS）作為一項融閤瞭機械工程、電子工程、材料科學、物理學等多個學科的尖端技術，已深刻改變瞭我們的生活。從智能手機中的傳感器到醫療診斷設備，MEMS器件無處不在，它們以微觀的尺寸實現瞭宏觀世界的強大功能。而在這廣闊的MEMS領域中，動態微機電係統更是以其對運動、力學行為和時間響應的精妙控製，成為瞭當今技術前沿的核心。 本書《動態微機電係統——理論與應用》並非僅僅是MEMS技術的簡單羅列，它是一次對動態微機電係統這一分支領域的深度挖掘與係統梳理。作者以嚴謹的科學態度，深入淺齣地剖析瞭動態MEMS的核心理論基礎，並廣泛觸及瞭它們在各個領域的創新應用。這本書旨在為讀者構建一個全麵、立體、且具有前瞻性的知識框架，帶領讀者不僅理解“是什麼”，更能洞察“為什麼”以及“如何”。 理論基石：解析動態MEMS的內在邏輯 本書的首要貢獻在於其對動態MEMS理論的係統性闡述。動態MEMS器件的核心在於其能夠感知、響應、甚至主動産生機械運動，而這一切的根源在於對微觀尺度下物理規律的深刻理解。 1. 微觀尺度下的力學行為： 在微觀世界，許多宏觀尺度下的物理現象會發生顯著變化。例如，錶麵力（如範德蘭範德華力、靜電力）相對於體積力（如重力）的重要性顯著提升。本書將詳細探討這些力學效應在微觀器件設計中的影響，特彆是當器件處於動態工作狀態時，這些力的相互作用如何決定瞭係統的響應特性。作者會詳細闡述靜電驅動、壓電驅動、熱驅動等多種微觀驅動機製，分析它們的工作原理、效率、以及在動態響應中的優勢與劣勢。 2. 動力學模型與仿真： 動態MEMS器件的設計與優化離不開精確的動力學模型。本書將引導讀者建立描述微觀機械結構的運動方程，並深入介紹有限元分析（FEA）、多體動力學仿真等先進的仿真工具。通過對這些理論和工具的講解，讀者將能夠預測器件的動態響應，優化結構參數，並規避潛在的設計缺陷。特彆地，本書會關注在動態過程中可能齣現的非綫性效應，例如阻尼、飽和效應、以及它們對係統穩定性和響應速度的影響。 3. 傳感器與執行器的機理： 動態MEMS的核心功能體現在其傳感器與執行器方麵。在傳感器方麵，本書將深入剖析慣性傳感器（如加速度計、陀螺儀）、壓力傳感器、微流體傳感器等的工作原理。它將詳細解釋這些傳感器如何通過微觀結構的形變、位移、或流體流動來檢測外部物理量的變化，並將其轉化為電信號。對於執行器，本書則會重點介紹微泵、微閥、微電機等，闡述它們如何利用各種驅動機製産生精確的機械運動，從而實現流體輸送、開關控製等功能。 4. 材料選擇與製造工藝： 動態MEMS器件的性能很大程度上取決於所使用的材料和製造工藝。本書將討論矽、聚閤物、陶瓷等常用MEMS材料的特性，以及它們在動態應用中的適用性。同時，作者還會詳細介紹微電子加工技術，包括光刻、刻蝕（乾法刻蝕、濕法刻蝕）、薄膜沉積、鍵閤等關鍵工藝，並分析這些工藝如何影響器件的精度、可靠性和動態性能。特彆是，對於一些復雜的三維結構和集成製造，本書將提供深入的見解。 應用前沿：動態MEMS的無限可能 理論的深度探索最終指嚮應用的廣闊天地。本書的另一大亮點在於其對動態MEMS在各個前沿領域的廣泛而深入的應用介紹。作者並非簡單地列舉産品，而是緻力於解析動態MEMS技術如何解決瞭實際問題，推動瞭行業的發展。 1. 智能傳感器與物聯網： 在物聯網（IoT）時代，海量的智能傳感器是實現萬物互聯的關鍵。動態MEMS加速度計和陀螺儀在智能手機、可穿戴設備、無人機、以及工業自動化中的應用已是傢常便飯，本書將深入探討其更先進的應用，例如在精密導航、跌倒檢測、以及姿態識彆等場景中的作用。此外，微型壓力傳感器和氣體傳感器在環境監測、智能傢居中的部署，以及它們如何通過動態響應來提升數據的實時性和準確性，也將在書中得到詳細闡述。 2. 醫療健康與生物技術： 動態MEMS在醫療領域的應用正以前所未有的速度發展。本書將詳述微流體芯片在疾病診斷、藥物篩選、基因測序中的革命性作用。這些芯片能夠精確控製微量流體的流動，實現細胞分選、生化反應等操作，極大地提高瞭診斷的效率和精度。此外，微型醫療植入設備，如可控釋放藥物的微泵、微型成像探頭、以及用於神經刺激的微電極陣列，都依賴於動態MEMS的精密控製和可靠運行。 3. 汽車電子與自動駕駛： 汽車工業是MEMS技術的重要應用市場。本書將深入探討動態MEMS在汽車安全係統中的關鍵作用，如安全氣囊的觸發傳感器、電子穩定控製（ESC）係統中的慣性傳感器。對於日益發展的自動駕駛技術，高精度、高響應速度的MEMS雷達、激光雷達（LiDAR）中的掃描機構、以及用於車輛狀態監測的各種傳感器，都將成為重點介紹的對象。 4. 通信與消費電子： 在通信領域，MEMS技術正逐步取代傳統的電磁元件。本書將介紹MEMS射頻開關、諧振器、濾波器在5G通信設備中的應用，它們能夠實現更小巧、更節能、更高性能的射頻前端。在消費電子領域，除瞭智能手機，動態MEMS還在高端音頻設備、增強現實（AR）/虛擬現實（VR）眼鏡、以及遊戲控製器中發揮著不可替代的作用。 5. 工業自動化與機器人： 工業4.0的浪潮離不開先進的自動化技術，而動態MEMS是實現這一目標的重要推力。本書將展示微型機器人、微型執行器在精密裝配、微創手術、以及危險環境作業中的潛力。同時，應用於工業機器人關節的傳感器、用於遠程監測和故障診斷的MEMS傳感器網絡，也將得到詳細的介紹，揭示它們如何提升生産效率和安全性。 學習價值與讀者群體 《動態微機電係統——理論與應用》不僅是一本技術專著，更是一份麵嚮未來的知識寶典。本書的理論部分嚴謹紮實，能夠為相關領域的學生和研究人員提供堅實的理論基礎。而其豐富的應用案例則能夠激發工程師和技術專傢的創新靈感，幫助他們將MEMS技術應用於實際的工程挑戰。 本書適閤以下讀者群體： MEMS領域的學生和研究生： 提供係統性的理論知識和前沿的研究方嚮。 MEMS器件的設計和研發工程師： 深入解析器件原理、仿真工具和製造工藝，助力産品開發。 從事相關交叉學科研究的科學傢： 拓寬研究視野，瞭解MEMS技術在自身領域的潛在應用。 對微觀世界精密機械運作充滿好奇的科技愛好者： 以深入淺齣的方式，領略現代科技的魅力。 展望未來 動態微機電係統正處於一個快速發展的黃金時期。隨著材料科學、製造工藝、以及計算能力的不斷進步，未來的動態MEMS器件將更加微型化、智能化、集成化，並展現齣更強的性能和更多的功能。本書的齣版，正是為瞭幫助讀者更好地理解這一激動人心的領域，並為未來的技術革新貢獻力量。通過對本書的學習，讀者將能夠深刻理解動態MEMS的內在邏輯，洞察其在各行各業的無限潛能，並為迎接下一代微觀智能設備的到來做好準備。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計實在太吸引眼球瞭，封麵那深邃的藍色調，配上精密的機械結構示意圖，一下子就抓住瞭我的目光。光是看著封麵，我就能感受到一種嚴謹的學術氛圍和前沿科技的脈搏。內頁的紙張質量也相當不錯，拿在手裏沉甸甸的，閱讀體驗非常舒適，即便是長時間翻閱，也不會覺得眼睛很纍。而且排版布局非常閤理，字體大小適中，圖文穿插得恰到好處，那些復雜的公式和實驗數據看起來一點也不擁擠，反而清晰明瞭，這對於我們這些需要反復查閱和學習專業知識的讀者來說，簡直太重要瞭。作者在細節上的打磨，真的體現瞭專業水準，讓人感覺這不是一本快餐式的科普讀物，而是一部可以珍藏和經常翻閱的工具書。我甚至花瞭很長時間去研究目錄結構，發現其邏輯鏈條設計得極其精妙，從基礎理論的鋪墊到具體工程應用的拓展，層層遞進，引導性很強。

評分☆☆☆☆☆

說實話，最初我有些擔心市麵上關於“動態”和“微係統”的書籍內容會過於偏重於某一特定方嚮，比如光學或聲學。但這本書的視野之開闊，著實讓我驚喜。它非常平衡地涵蓋瞭從慣性傳感器到微流控係統，再到智能材料驅動等多個關鍵領域，並且清晰地勾勒齣瞭這些看似不相關的技術之間的底層物理共性與設計哲學。作者高超的概括能力，使得讀者即使是非該領域的核心專傢，也能快速建立起對整個動態微係統傢族的宏觀認知框架。這種跨學科的整閤能力，是這本書最核心的價值所在，它激發瞭我去思考如何利用聲學微振動技術去優化流體泵送效率的可能性，這種跨界聯想，是閱讀其他專注於單一領域的書籍所難以獲得的思維拓展。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事風格非常獨特，它不像傳統教科書那樣冷冰冰地陳述事實，反而帶有一種老前輩諄諄教誨的親切感。作者在闡述一些高度抽象的概念時，常常會穿插一些個人的研發曆程中的“小插麯”或者失敗的教訓，這些“血淚史”讀起來讓人倍感親切，也更容易理解為什麼某些看似簡單的設計選擇背後，隱藏著無數次的試錯和權衡。這種人文化的處理方式，使得原本晦澀難懂的工程數學和物理模型變得更加立體和易於接受。我感覺作者不僅僅是在傳授知識，更像是在傳遞一種麵對復雜技術難題時應有的探索精神和科學態度，對於剛踏入這個領域的新手來說，這種潛移默化的影響是極其寶貴的，遠勝於單純的公式堆砌。

評分☆☆☆☆☆

我個人對這本著作的深度和廣度感到非常震撼。它不像市麵上很多同類書籍那樣，僅僅停留在原理的錶麵描述，而是深入到瞭核心算法和材料科學的細微之處。比如，在談到傳感器的微納加工工藝時，作者並沒有迴避那些令人頭疼的物理化學細節，而是用一種近乎散文詩般的筆觸，將原本枯燥的工藝流程描繪得生動有趣，同時又不失嚴謹性。我尤其欣賞其中關於係統集成和噪聲抑製那一章節的處理方式，它不僅僅是羅列已有的解決方案，更重要的是，它引導讀者去思考現有方法的局限性，並提齣瞭若乾富有洞察力的未來研究方嚮。這本書的參考文獻部分也做得極其紮實，每一個關鍵論點的引用都精準到位，顯示齣作者深厚的學術積纍和紮實的研究基礎，這對於我們進行後續的深入研究具有不可替代的價值。

評分☆☆☆☆☆

從應用層麵的角度來看，這本書簡直就是一本實戰手冊。我過去在嘗試設計一些涉及微振動控製的裝置時，總是感覺理論與實踐之間存在一道難以逾越的鴻溝，很多書本上的公式在實際搭建中總會遇到各種預料之外的耦閤效應。然而，這本書裏詳細介紹的幾種新型阻尼結構和反饋控製策略，每一個案例都配有詳盡的參數設置和仿真結果對比，甚至連常見故障的排查步驟都有提及。這極大地縮短瞭我從理論構想到産品原型的時間。特彆是關於柔性驅動器的非綫性補償那塊內容，作者給齣的基於模型的自適應控製框架，簡潔而強大，我已經著手將它應用到我正在進行的一個小型生物醫療器械的項目中去，效果立竿見影，不得不說，這種緊密結閤實際工程需求的撰寫風格，是許多學院派著作所欠缺的。