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田文超，娄利飞著 著

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• 机械工程
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店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560633350

商品编码：29722927054

包装：平装

出版时间：2014-08-01

基本信息

书名:微机电技术

定价：50.00元

售价：34.0元,便宜16.0元,折扣68

作者:田文超,娄利飞著

出版社：西安电子科技大学出版社

出版日期：2014-08-01

ISBN：9787560633350

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

田文超、娄利飞编著的《微机电技术》系统地介 绍了微机电技术基本内容、分析方法和主要应用，包 括微机电系统概述、材料、工艺、典型器件、应用， RF MEMS及重构天线，MEMS力学问题等。书中包含大 量图、表，研究成果及相关结论，内容丰富。
本书可供高年级本科生和研究生使用，也可以作 相关工程技术人员及科技管理人员的参考书。

目录

作者介绍

文摘

序言

《微机电系统（MEMS）设计与应用：从理论到实践》 简介： 在当今科技飞速发展的时代，微机电系统（MEMS）作为一种集成了机械、电子、光学、材料学等多学科知识的前沿技术，正以前所未有的速度渗透到我们生活的方方面面。从智能手机的传感器、汽车的安全气囊，到医疗领域的微创手术器械、工业生产的精密控制，MEMS技术的身影无处不在，深刻地改变着世界。 本书《微机电系统（MEMS）设计与应用：从理论到实践》旨在为读者提供一个全面、深入且实用的MEMS技术学习平台。我们并非简单地罗列技术名词，而是试图通过构建一个清晰的知识体系，引导读者从根本上理解MEMS的原理、掌握其设计方法，并最终能够将其应用于实际的工程问题之中。本书的定位并非微观的机械结构本身，而是涵盖了驱动MEMS器件运作的电子电路、与外界进行信息交互的信号处理，以及如何将这些微型“大脑”和“感官”集成到更宏大的系统中的整体设计理念。 核心内容概述： 本书将 MEMS 技术的设计与应用分解为几个相互关联且层层递进的关键模块，确保读者在理解基础的同时，能够逐步掌握高级的工程实践。 第一部分：MEMS 的宏观视角与系统集成 本部分着重于将MEMS技术置于一个更广阔的系统工程框架下进行审视。我们将探讨： MEMS 系统的架构与层级： 并非关注单个微观结构的制造工艺，而是解析一个完整的MEMS系统是如何由多个功能单元（如传感器、执行器、微处理器、通信接口等）协同工作的。我们将深入分析不同层级之间的接口设计、信号流向以及能量传输机制，理解系统整体的性能瓶颈和优化方向。 MEMS 与宏观系统的接口设计： 重点在于解决微观世界与宏观世界之间的“桥梁”问题。这包括但不限于：微电子封装技术、PCB板与MEMS器件的连接方式、信号匹配、鲁棒性设计等。我们将探讨如何有效地将MEMS器件集成到现有或新建的电子系统中，确保其稳定可靠的运行。 多传感器融合与协同： 随着MEMS传感器数量的激增，如何有效地融合来自多个不同类型传感器的信息，提取出更准确、更全面的环境感知数据，已成为一项关键技术。本部分将介绍多传感器融合的常用算法，如卡尔曼滤波、粒子滤波等，并探讨如何利用协同感知来提升系统的整体性能和鲁棒性。 MEMS 在特定应用领域的系统级设计案例： 通过分析不同领域的典型MEMS系统，如惯性导航系统（INS）、微型机器人、智能医疗设备等，读者将能够直观地理解MEMS技术在复杂系统中的应用模式和设计挑战。我们将聚焦于系统整体的功能实现、性能指标的定义与评估，以及在实际部署中可能遇到的问题。 第二部分：驱动MEMS器件的核心电子电路与信号处理 MEMS器件本身往往是“被动”的，其能量转换和信息提取离不开精确的电子电路的支持。本部分将聚焦于驱动和解读MEMS信号的关键技术： MEMS 传感器的信号调理电路设计： 针对不同类型的MEMS传感器（如压阻式、电容式、压电式、光学的），我们将详细讲解其输出信号的特点，以及如何设计合适的信号调理电路来放大、滤波、线性化和补偿这些信号。这包括运算放大器电路、滤波器设计（模拟与数字）、模拟-数字转换器（ADC）的选择与应用等。 MEMS 执行器的驱动电路设计： 对于需要由电信号驱动以产生机械动作的MEMS执行器，如微型电机、微阀门、微驱动器等，本部分将探讨其驱动机制，以及如何设计高效、精确的驱动电路。这包括脉冲宽度调制（PWM）技术、功率放大电路、闭环控制电路等。 数字信号处理（DSP）在MEMS系统中的应用： 现代MEMS系统高度依赖于数字信号处理技术来提取有用的信息、抑制噪声、实现高级功能。我们将介绍数字滤波、傅里叶变换、频谱分析、模式识别等基本DSP算法，以及它们如何应用于MEMS传感器数据的后处理，例如用于振动分析、姿态估计、环境监测等。 微控制器（MCU）与FPGA在MEMS系统中的集成： 探讨如何选择和配置微控制器或FPGA来控制MEMS器件、处理传感器数据、实现通信协议以及执行复杂的控制算法。我们将关注嵌入式系统设计的挑战，如低功耗设计、实时性要求、接口协议实现等。 第三部分：MEMS 系统的建模、仿真与测试 在将MEMS技术从理论走向实际应用的过程中，精确的建模、高效的仿真和严格的测试是不可或缺的环节。本部分将重点关注这些工程实践： MEMS 系统级行为建模： 介绍如何建立描述MEMS系统整体行为的模型，而非仅仅关注单个微观组件。这可能涉及混合信号建模（结合模拟电路和数字逻辑）、状态机建模、以及针对特定应用场景的简化模型。 多物理场耦合仿真在MEMS系统设计中的应用： 深入探讨如何利用先进的仿真软件（如COMSOL Multiphysics, ANSYS等）进行多物理场耦合仿真，以预测MEMS系统的电、热、力、流等耦合效应。我们将重点关注如何通过仿真来优化设计参数，避免设计缺陷，预测系统性能，并在设计初期就考虑到实际工作环境的影响。 MEMS 系统功能与性能测试方法： 介绍MEMS系统在不同阶段的测试策略，包括模块级测试、集成测试和系统级验证。我们将探讨各种测试设备和技术，如示波器、信号发生器、扫频仪、半导体参数测试仪，以及环境模拟箱等。特别地，我们将关注如何设计和执行有效的测试用例，以全面评估系统的功能、精度、响应速度、稳定性、功耗和鲁棒性。 故障分析与可靠性工程： 探讨MEMS系统在实际应用中可能出现的失效模式，以及如何通过设计和测试来提高其可靠性。这包括环境应力筛选（ESS）、加速寿命测试（ALT）、以及失效模式与影响分析（FMEA）等概念的应用。 第四部分：新兴MEMS技术与未来发展趋势 展望未来，MEMS技术正朝着更微型化、更智能化、更集成化的方向发展。本部分将为您揭示前沿动态： 柔性与可穿戴MEMS： 探讨如何将MEMS技术集成到柔性基底上，实现可穿戴设备中的传感器和执行器，如智能服装、生物传感器等。 生物MEMS（Bio-MEMS）与医疗应用： 聚焦于MEMS在生物医学领域的革命性应用，如微流控芯片、DNA测序仪、药物输送系统、诊断设备等。 物联网（IoT）与智慧城市中的MEMS： 分析MEMS技术如何在物联网架构中发挥核心作用，为智能家居、环境监测、智慧交通等领域提供感知和交互能力。 人工智能（AI）与MEMS的融合： 探讨如何利用AI算法优化MEMS的设计、控制和数据分析，以及AI本身如何与MEMS硬件协同工作，实现更高级的功能。 本书特色： 强调系统集成视角： 不同于许多侧重于微观结构制造的MEMS书籍，本书将MEMS技术置于一个完整的工程系统框架下进行讲解，重点关注其在实际应用中的设计、集成和应用。 理论与实践并重： 在讲解理论知识的同时，本书将大量引用实际工程案例和设计方法，并鼓励读者动手实践，通过建模和仿真来加深理解。 多学科交叉融合： 本书涵盖了电子工程、机械工程、材料科学、信号处理、计算机科学等多个学科领域的知识，旨在培养读者跨学科的工程思维。 前瞻性与实用性结合： 在介绍MEMS核心技术的同时，也展望了未来的发展趋势，为读者指明学习和研究的方向。 《微机电系统（MEMS）设计与应用：从理论到实践》将是您探索微观世界奥秘、掌握前沿工程技术的得力助手。无论您是 MEMS 领域的研究者、工程师，还是对这项令人兴奋的技术充满好奇的学生，本书都将为您提供宝贵的知识和启发，助您在 MEMS 的广阔天地中乘风破浪。

评分☆☆☆☆☆

这本书在材料科学与微结构设计之间的衔接处理上，展现出了极高的专业水准。很多关于新型压电材料、智能形状记忆合金在微器件中的应用探讨，都紧跟了最新的研究前沿。我特别欣赏作者对于材料选择的权衡分析——比如，在讨论谐振器设计时，书中详细对比了不同材料的Q值、温度稳定性和应力耦合系数，并给出了在特定工作频率范围内最优材料的推荐区间。这已经超越了简单的知识介绍，而是深入到了工程决策的核心。我印象深刻的是，书中有一个章节专门分析了由于残余应力导致的薄膜翘曲问题及其缓解措施，从应力来源的微观机制分析到宏观的应力补偿层设计，论述得鞭辟入里。对于从事新型传感器研发的人员而言，这本书提供的这些深层次的材料工程见解，是他们攻克性能瓶颈的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

读完全书，我感受最深的是作者对于“可靠性”和“封装集成”这两个实际工程问题的重视程度。《微机电技术》并没有止步于芯片制造和裸芯片的测试，而是花了相当大的篇幅讨论了从晶圆级封装到最终产品的全流程挑战。特别是关于在潮湿或腐蚀性环境中，如何通过惰性气体封装或玻璃-金属键合来保证微结构的长期稳定性，书中给出了非常详尽的案例分析和失效模式探讨。这对于从事产品化工作的工程师来说，简直是救命稻草，因为很多实验室里表现完美的器件，一旦进入实际应用环境就会迅速失效。书中对引线键合工艺对高精度传感器性能的影响分析，细致到键合丝材料的蠕变特性和热膨胀系数失配导致的长期漂移，这种深挖到底的工程实践深度，是市面上其他同类书籍难以企及的。这本书真正做到了将前沿的微加工技术与苛刻的工业应用需求紧密地结合起来。

评分☆☆☆☆☆

这本《微机电技术》读完后，我真是感觉受益匪浅，尤其是在对MEMS器件的制造工艺理解上，有了质的飞跃。它没有像很多教科书那样只停留在概念的堆砌，而是非常深入地讲解了从薄膜沉积到刻蚀工艺的每一个关键步骤，那些复杂的半导体物理基础知识，作者都用非常直观的类比和图示给解释清楚了。特别是关于光刻胶的配方和显影液的选择对最终结构精度的影响那部分，写得简直是教科书级别的详尽。我记得我以前在实验室做过几次尝试，总是抓不住那些细微的参数变化带来的巨大差异，这本书完美地填补了我对“为什么”的认知空白。它让我明白了，微纳尺度的世界里，每一个化学反应和物理过程的精确控制，都是一场精密的化学与物理的交响乐。这本书对那些想深入了解集成电路制造流程，但不满足于通用半导体书籍的工程师或研究生来说，无疑是一份宝贵的参考资料，它真正做到了理论指导实践，让人读完后有种立刻想回到洁净室调试设备的冲动。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始拿到这本《微机电技术》，我有点担心它会过于学术化，充满拗口的专业术语，让人望而却步。但出乎意料的是，作者在结构设计上的考量非常人性化。它没有采用那种生硬的章节堆砌，而是巧妙地将复杂的系统集成部分放在了理论基础之后，形成了一个清晰的“从单元到系统”的逻辑链条。比如，在讲解传感器和执行器的工作原理时，作者总是会先介绍一个实际的应用场景——比如某个医疗诊断设备或者某个航空姿态控制系统——然后再反推所需达成的性能指标，最后才回归到如何通过微加工手段实现这些指标。这种“目的导向型”的叙述方式，极大地增强了阅读的连贯性和趣味性。我发现自己不再是被动地接收知识点，而是在跟着作者一起解决工程难题。对于自学者来说，这种由浅入深、层层递进的讲解方式，比那种平铺直叙的教材要有效率高出太多了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的版式设计和插图质量绝对是业内一流的。在讲解复杂的微机械结构（比如复杂的梁结构、悬臂梁阵列）时，那些三维渲染图清晰到仿佛触手可及，每一个应力集中点、每一个几何拐角都标示得明明白白。我以前看一些老旧的教材，那些二维的示意图总是让人对结构的真实形态感到困惑，但《微机电技术》在这方面做得非常出色。更值得称赞的是，作者在每一个关键公式推导之后，都会附带一个简短的“工程意义”注释，避免了读者在数学推导中迷失了对物理本质的把握。例如，在推导范德华力在微纳尺度下的影响时，作者不仅给出了复杂的积分形式，还用非常凝练的语言解释了为什么在亚微米尺度下，这种力的突然增强会对微动件的粘滞锁定（Stiction）产生灾难性后果。这种对细节的关注，体现了作者对读者学习体验的尊重。