MEMS電容式加速度計虛擬仿真實驗是南京理工大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：MEMS電容式加速度計虛擬仿真實驗
- 建設院校： 南京理工大學
- 課程負責人： 卜雄洙
- 授課教師：蘇岩、朱蘊璞、王宇、吳志強
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
2011年工信部發布的《物聯網“十二五”發展規劃》明確提出要重點支持智慧型感測器、基於MEMS的感測器等關鍵設備的研製; 2012年國務院發布的《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》明確提出要推進微機電系統(MEMS)、智慧型感測器、新型電力電子器件裝備等產業化;在2014年，國務院發布的《國家積體電路產業發展推進綱要》中明確提出，要大力發展微機電系統(MEMS)等特色專用工藝生產線，增強晶片製造綜合能力;由此可見，MEMS感測器晶片具有低成本、低功耗、小體積、高精度、壽命長等特點是未來感測器的發展方向。其中微機電(Micro-Electro-Mechanical System， MEMS) 加速度計已經成為無處不在的感測器，其套用面之廣，覆蓋了從國防到民用基礎設施等各個領域，涉及各種小尺寸、低功耗和高性能套用。
目前MEMS感測器的教學只能停留在書面教學層面，且普遍反映其內容“門樓太高”，主要是MEMS感測器設計難度大，結構複雜，製作工藝設備價格昂貴且對環境要求非常苛刻，校準試驗受到場地及安全限制等實驗教學的難題，因此只有通過虛擬仿真實驗，才能把這一高新技術內容引進實驗課堂，使學生深入了解感測器從結構設計、製作工藝、電路設計到成品的每個環節與最終的感測器靜動態特性指標之間的關係，掌握知識節點中某些較難理解的概念、原理等，激發學生學習興趣，提高學生認知和分析推理能力，實現理論與實踐良好結合的目的。
教學目標
本課程根據《感測器原理及套用》、《測試技術》 等課程大綱以及知識點的要求，結合MENIS加速度計的軍民兩用的窬求，從MEIS加速度計的基本原理、結構設計與加工工藝、測控電路、標定與數據處理等各階段開展了虛擬仿真實驗，以加速度計設計指標為任務導向，開展自主容錯.探究式虛擬仿真實驗，使學生僅在4學時內深入了解加速度計從設計到成品的每個環節與最終的加速度計靜動態特性指標之間的關係，激發學生學習興趣，提高學生認知和分析推理能力，實現理論與實踐良好結合的目的。
(1) MEMS電容式加速度計原理認識
以分解部件的形式展示MENS電容式加速度計的過程，建立學生對MENIS加速度計過程的全面認知和理解，並為下一步加速度計的設計實驗和整機標定實驗奠定基礎。
(2)加速度計結構設計,加工工藝設計實驗
通過引導學生自主設計加速度計的結構以及加工工藝流程，使同學們掌握MEMIS加速度計的質量一彈簧一阻尼結構特點以及光刻、薄膜沉積、摻雜、刻蝕(濕法刻蝕和乾法刻蝕)等關鍵工藝問題，為將來各類NMEMIS設計與製作打下基礎。
(3)加速度計測控電路設計
通過總體任務和分項任務，設計與實現加速度計的微弱信號調製、濾波等功能，實現高仿真度的電路調試過程。引導學生根據電路的性能參數或曲線分析設計的調理電路是否滿足任務要求，強化學生們的電路設計的能力。
(4)加速度計標定與套用示例
學生通過在離心機，振動台等在虛擬仿真平台進行整機實驗，獲得自己設計的加速度計靈敏度、線性度、重複性等指標，讓學生們理解加速度計的靜動態特性的實驗過程及要求。同時把設計的加速度計套用到實際的工作背景中，使學生通過探究思考，分析在該套用過程中加速度計需要在哪些方面進行性能最佳化，提高分析問題及解決問題的能力。
