微机械电子学

一、课程介绍（含教学目标、教学要求等）

本课程授课对象是“电机与电器”专业硕士研究生，通过本课程的学习使学生掌握微机系统中有关压电理论、压电材料的基本概念，压电器件的结构、装置的基本计算和设计方法、驱动控制技术和应用范围。

教学要求：

1、了解微机电系统的基本概念、场应应变的基本理论

2、了解压电、铁电、磁致伸缩各自的工作特点和应用范围

3、掌握压电器件的基本设计方法及压电装置的驱动控制技术

4、掌握微机电系统中伺服位移传感器和超声波电机的基本应用方法

二、教学大纲（含章节目录）：（可附页）

1．动作器和微机电系统的当前动向

1.1对新型动作器的需求

1.2微定位的传统方法

1.3固态动作器概述

1.4临界设计概念和本章结构

2．场感应应变的理论描述

2.1 铁电现象

2.2 电场感应应变的微观起因

2.3 压电现象的张量/阵列描述

2.4 铁电现象和逆铁电现象的理论描述

2.5 磁致伸缩现象

2.6 铁电畴重定位

2.7 铁电体的结晶粒度和电场感应应变

3．动作器材料

3.1 实用传动装置材料

3.2 压电传感器的优点

3.3 电致伸缩应变的温度依赖性

3.4 响应速度

3.5 传动装置的机械属性

4．陶瓷型传动装置的结构及制造方法

4.1 陶瓷和单晶体的制作

4.2 器件设计

4.3 电极材料

4.4 商用压电型和电致伸缩型传动装置

5．压电动作器的驱动/控制技术

5.1 压电动作器的分类

5.2 反馈控制

5.3 脉冲驱动

5.4 共振驱动

5.5 用于微机电系统的传感器及专用部件

6．机械损耗与发热

6.1 压电体的磁滞现象与损耗

6.2 压电体发热

6.3 硬压电体和软压电体

7．介绍研究压电结构的有限元法

7.1 背景知识

7.2 定义问题的方程式

7.3 有限元法的应用

8．伺服位移传感器的应用

8.1 形变镜

8.2 显微镜阶段

8.3 高精度线形位移设备

8.4 伺服系统

8.5 VCR头部跟踪传动装置

8.6 减震与噪音消除系统

9．脉冲驱动电机的应用

9.1 成像系统的应用

9.2 尺蠖设备

9.3 点阵列打印机机头

9.4 Inkjet打印机

9.5 压电型继电器

9.6 自适应中止系统

10．超声波电机的应用

10.1 超声波电机的概述及分类

10.2 驻波型电机

10.3 复合电机

10.4 行波型电机

10.5 旋转模式电机

10.6 各类超声波电机的性能比较

10.7 微步距加工

10.8 超声波电机的速度和推动力计算

10.9 超声波电机设计原理

10.10 超声波电机的其它应用

10.11 磁电机

10.12 超声波电机的可靠性

11．在微机电系统中陶瓷型传动装置的将来

11.1 从专利统计表看发展趋势

11.2 压电型传动装置/超声波电机的市场

11.3传动装置设计的未来趋势

三、教学周历