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上海交通大学电院博士课程内容介绍《微型机械与微型机电系统》

上海交通大学 免费考研网/2012-12-28


《微型机械与微型机电系统》

课程代码C035703学分/学时2.0/36开课时间
课程名称微型机械与微型机电系统
开课学院电子信息与电气工程学院
任课教师颜国正
面向专业仪器工程,机械工程
预修课程机械设计,自动控制,微机原理,传感器原理
课程讨论时数0 (小时)课程实验数0 (小时)
课程内容简介

本门课程主要讲授微型机械与微机电系统所涉及的基本理论、专业知识、关键技术,分六章讲述,具体内容如下:第一章 微型机械与微型机电系统导论第一节 微型机械与微型机电系统的基本概念一、微型机械与微型机电系统的含义二、微型机械与微型机电系统的特征第二节 微型机械与微型机电系统的发展一、微型机械与微型机电系统的发展历史二、微型机械与微型机电系统的国内外发展概况第三节 实现微型机械与微型机电系统的关键技术第四节 微型机械与微型机电系统的物理学概述一、重力和表面张力二、弹性力和固有振动频率三、摩擦力和粘性力四、静电力和电磁力第五节 微型机械与微型机电系统的设计方法论一、目标设定与并行开发二、概念设计和诱导设计三、基本设计和比例分析四、运动学和动力学建模五、CAD/CAE技术与系统结构第二章 微型机械与微型机电系统的制造技术第一节 微型机械与微型机电系统的材料第二节 半导体微加工技术一、图形技术二、薄膜技术三、刻蚀技术第三节 LIGA加工技术一、X射线源二、X射线掩膜板三、微电铸第四节 其它微细加工技术一、电火花加工技术二、激光加工技术三、光造型加工技术第三章 微驱动器第一节 微驱动器概述第二节 压电驱动器一、压电微执行器二、压电位移微驱动器三、压电型微泵阀系统四、超声马达五、光驱动器第三节 静电型驱动器一、静电力的特点二、运用平形方向静电力的驱动器三、利用垂直力驱动的静电微驱动器第四节 形状记忆合金驱动器一、形状记忆合金记忆效应二、形状记忆合金微驱动器第五节 电磁驱动器一、磁阻抗可变型电磁型微马达二、同时使用软磁材料和硬磁材料的电磁型微马达三、电磁线位移驱动器第六节 热驱动器一、双金属片热驱动器二、气动微驱动器第四章 微传感器技术第一节 微传感器的特点及分类一、微传感器的基本原理及特点二、微传感器的分类三、微传感器的材料和封装技术四、现代传感器技术的发展和微传感器技术五、微传感器技术需要解决的关键问题第二节 位移、速度和加速度传感器一、位移、角位移传感器二、速度、角速度传感器三、加速度、角加速度传感器第三节 视觉传感器一、电容型扫描镜二、振动式扫描镜三、细管内壁形状检测用视觉传感器第四节 压力传感器一、压阻型压力传感器二、电容型压力传感器三、振动型硅微压力传感器第五节 触觉传感器一、高密度压阻型薄膜触觉传感器二、高密度电容型薄膜触觉传感器第六节 其它微传感器一、热型传感器二、流量传感器三、化学与生物传感器第七节 多传感器信息处理系统一、多传感器信息处理系统的基本结构二、多传感器信息融合三、多传感器集成系统建模第八节 智能化传感器一、智能化传感器的概念二、智能化传感器的主要结构三、超并行、超高速传感器信息处理第五章 微型机械与微型机电系统的控制技术第一节 微型机械与微型机电系统控制概述一、微型机械与微型机电系统控制的特点二、微型机械与微型机电系统控制的分类三、微型机械与微型机电系统电路的构成第二节 微型机械与微型机电系统的几种新控制算法一、神经网络二、模糊控制三、遗传算法第三节 微移动系统及控制一、微移动机构及控制二、微移动系统的路径规划与障碍物回避第四节 微操纵型系统的控制第五节 自律分散群微系统控制一、自律分散群微系统的概念二、自律分散群微系统的通信三、自律分散群微系统的运动协调四、自律分散群微系统的碰撞回避第六章 微型机械与微型机电系统的应用研究第一节 在医疗领域的应用研究一、应用研究开发的目标二、内窥镜的微细化、能动化技术三、低损伤性体腔内治疗和手术系统四、人工脏器五、显微外科手术中的应用研究第二节 在生物技术领域的应用研究一、细胞操作二、扫描探针型显微镜第三节 在生产领域的应用研究一、在机电产业领域的应用前景二、在检修作业中的应用三、其它作业中的应用第四节 在惯性技术、导航、制导中的应用研究一、微陀螺仪二、微加速度计三、微惯性测量组合四、在惯性技术、导航、制导中的应用

课程内容简介(英文)

The curriculum consists of six chapters that include introduction, manufacturing technique, micro-driver technique, micro-sensor technique, control technique, practical system and application research of micro-machine and MEMS(micro-electromechanical system). They crown the basic theories, specialized knowledge and key technologies that relate to micro-machine and MEMS. After thorough learning this course, the students would improve their comprehension of MEMS, enhance understanding of development, achievement and practical application in MEMS field, then establish a solid foundation of later research on MEMS subject.

教学大纲

一、本课程的地位、作用和任务本课程主要讲述微型机械与微型机电系统的基本理论、专业知识、关键技术、研究热点、工程实践和应用成果。通过本课程的学习,将提高学生对微型机械与微型机电系统的认识,并增进对该领域研究的进展、成果和实际应用的了解,为往后进入课题研究打下基础。二、本课程的教学内容和基本要求第一章 微型机械与微型机电系统导论1.了解微型机械与微型机电系统的基本概念2.了解微型机械与微型机电系统的发展、关键技术及应用前景3.了解和掌握微型机械与微型机电系统的物理学概念、微型机械与微型机电系统的设计方法论第二章 微型机械与微型机电系统的制造技术1.了解微型机械与微型机电系统的材料2.了解半导体加工技术3.了解和掌握硅材料微型机械与微型机电系统的加工技术4.了解和掌握LIGA工艺及微细加工技术中的电火花加工技术、激光加工技术和造型加工技术第三章 微驱动器1.了解微驱动器的基本概念2.了解和掌握压电驱动器、静电驱动器、形状记忆合金驱动器、电磁驱动器、热驱动器第四章 微传感器1.了解微传感器的特点及分类2.掌握位移、速度和加速度传感器,压力传感器3.了解视觉传感器、触觉传感器,包括热型传感器、流量传感器、化学与生物传感器4.了解多传感器信息处理技术、智能化传感器技术第五章 微型机械与微型机电系统的控制技术1.了解微型机械与机微型电系统控制概述2.掌握几种机微型械与微型机电系统的控制算法3.了解微移动系统、操纵型微型机械与微型机电系统、自律分散群机微型械与微型机电系统的控制特点第六章 微型 机械与机微型电系统的应用研究1.了解微型机械与微型机电系统在医疗、生物技术领域的应用2.了解机微型械与机微型电系统在工业生产、惯性技术、导航、制导的应用三、学时分配表第一章6第二章6第三章8第四章8第五章6第六章2四、其它需说明的问题微型机械与微型机电系统是20世纪末形成的新型研究领域,基本理论和方法论仍在发展中,故希望学生广泛阅读、认真思考、深入研究、大胆设想、勇于创新,只有这样才会有所突破。

课程进度计划

(无)

课程考核要求

课程成绩的评定方式主要依据两个方面,一是平时的学习成绩,二是课程讲授结束后的学术论文成绩。学术论文撰写的具体要求是:根据微型机电系统的含义、所涉及的关键技术、特点和应用,结合各自的研究方向撰写一篇学术论文,字数在5000字左右。

参 考 文 献
  • 1. 苑伟政等编著,微机械与微细加工技术,西北工业大学出版社,2000年2. 徐泰然,MEMS和微系统,机械工业出版社,2004年3. 傅建中,微系统原理与技术,机械工业出版社,2004年
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