MEMS 、压电设备和换能器的应用日益广泛

 

随着 MEMS 和压电设备以及换能器的技术日趋成熟,它们的应用日益广泛。由于这类器件的尺寸和复杂程度,仿真是对其理解、设计和优化的重要手段。 对于制造和应用 MEMS 器件的行业来说,COMSOL 的 MEMS 模块已经成为这个领域的一个明星产品。观看此视频,了解 COMSOL Multiphysics,MEMS 模块以及其他相关模块如何能够帮助您模拟和仿真 MEMS 和压电器件。请向下滚动,进一步了解 MEMS 、压电设备以及换能器在不同工业应用中的案例和工程实例。

压电设备

压电设备广泛应用于执行器、传感器和超声设备等领域。 在电气设备中,它们常常被用作精确的频率振子,例如石英腕表等。正压电行为,是指材料在受到机械应力作用时产生电荷或电势;而逆压电行为,是指材料在电势作用下产生机械变形,与此相关的是基于压阻和磁致伸缩效应的设备。

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声学模块
MEMS 模块
结构力学模块

传感器和执行器

MEMS 传感器、加速计、以及执行器用于展开安全气囊,对提高汽车安全性能起到了巨大的影响;从移动电话、平板电脑、二氧化碳传感器、到检测血液粘度,传感器和执行器的应用日益广泛。由于这些器件的工作原理通常依赖于机电、焦耳热、流-固耦合和压电等多种物理现象的耦合,因此,它们是与生俱来的多物理场耦合设备。

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MEMS 模块

视频展示(操作教程)

 

MEMS 技术带来精确测量和紧凑封装。在这个多物理场案例中,电容与结构变形密切密切相关,而后者则受到各种因素影响,例如压力、温度、材料,以及初始应力等。

MEMS 谐振器

MEMS 谐振器应用在从陀螺仪到新兴的硅定时四分仪等领域。仿真分析能够帮助我们正确理解器件的谐振性能,以及相关的锚损、热弹性和薄膜阻尼、弹簧软化和应力硬化等现象。

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MEMS 模块

换能器

在压电石英上施加交流电,会产生高频振荡,将其放置在流体中会发出声音。 超声换能器就是这样一种将电能转换成超声波的设备,常用于声纳、医学和麦克风等中。仿真不仅能够帮助我们理解这种设备中的压电或磁滞伸缩等特征,还可以研究设备和流体之间的声-固耦合等现象。

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声学模块

视频展示(操作教程)

 

Tonpilz 型压电换能器用于发射低频高功率声波。在换能器的头部和尾部之间,包含一组压电陶瓷环,以降低设备的谐振频率。

RF MEMS

RF MEMS 器件代表了 MEMS 市场中一个正快速增长的领域,这类 MEMS 器件通常用于控制 RF 设备。BAW 和 FBAR 谐振器在移动技术中的应用非常广泛,而 MEMS 开关也得到越来越多的重视,其他 RF MEMS 器件还包括可调式电感器和电容器等。对于这些器件,仿真可以帮助我们综合考虑它们的 RF 功能和电机械特征。

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MEMS 模块
RF 模块

生物 MEMS

生物 MEMS 的研究领域涵盖生物医学和生物工程工业的 MEMS 应用。这一类传感器和谐振器除了基于机电行为(或部分基于此)外,大多数还需要考虑微流体和电动流。生物 MEMS 领域常常与其他应用领域有相当大的重迭,例如片上实验室,其中大多存在流-固耦合或表面声波(SAW)现象。

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专题用户故事(PDF)

生物 MEMS 资料库, 麻省综合医院 和 Veryst Engineering, 波士顿

模拟直和弯微流道中的惯性聚焦

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微流体模块

视频展示(操作教程)

 

在电动阀中,样品基于压力差聚焦,然后通过电动流完成注射。在注射流道中施加电势,将离子从聚焦区传递到注射流道,进而实现这一操作。

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