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惯性测量装置性能分析的振动阶跃试验
摘要——如今，惯性测量单元已广泛应用于多种应用，例如汽车和自动驾驶汽车、无人驾驶飞行器、手机、机器人、人工智能等。尽管如此，最近的文献并没有正确涵盖微电子设备在真实环境条件下运行时的动态计量性能表征和可靠性分析。为了填补这一空白，本文提出了在振动条件下表征惯性测量单元的方法，即通过步进测试振动曲线来测试在不同频率下受到正弦振动的惯性平台的行为。从广为人知的正弦扫描振动曲线开始，制定了一个定制的测试计划，该计划基于正弦刺激随时间的频率递增，以研究惯性平台的频率响应。对一组真实设备的应用证实，所提出的测试可以识别机械应力对频域内微机电传感器计量性能的影响。所开发的测试计划还可用于调查特定频率的正弦振动是否会触发一些通常静止的故障机制。关键词 - 诊断；惯性测量单元；MEMS；测试；振动。
基于 AlScN 压电微机械超声波换能器的无线功率传输能量收集装置
摘要：超声波无线能量传输技术（UWPT）是植入式医疗设备（IMD）供电的关键技术。近年来，氮化铝（AlN）由于其生物相容性和与互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的兼容性而备受关注。同时，钪掺杂氮化铝（Al 90.4％Sc 9.6％N）的集成是解决AlN材料在接收和传输能力方面的灵敏度限制的有效解决方案。本研究重点开发基于AlScN压电微机电换能器（PMUT）的微型化UWPT接收器装置。所提出的接收器具有2.8×2.8 mm 2的PMUT阵列，由13×13个方形元件组成。采用声学匹配凝胶，解决液体环境下声阻抗不匹配问题。在去离子水中的实验评估表明，电能传输效率（PTE）高达2.33%。后端信号处理电路包括倍压整流、储能、稳压转换部分，可有效将产生的交流信号转换为稳定的3.3V直流电压输出，成功点亮商用LED。这项研究扩展了无线充电应用的范围，为未来实现将所有系统组件集成到单个芯片中，进一步实现设备小型化铺平了道路。
故障模式调查以实现 LiDAR 健康监测
光检测和测距 (LiDAR) 传感器是感知系统的关键组件，可实现自动驾驶。鉴于 LiDAR 的故障率高于摄像头和雷达等其他传感器，因此监控此组件的健康状况对于提高自动驾驶功能的可用性至关重要。这样的健康监测系统可以为零售和车队提供经济高效的维护，改善零售客户的服务体验，并确保 LiDAR 生成的数据在工程开发中的保真度。由于 LiDAR 在汽车应用中相对较新，因此目前在 LiDAR 健康监测方面的工作有限，其故障模式和退化行为尚未在文献中得到彻底研究。本文回顾了 LiDAR 的外部和内部故障模式及其对感知性能的影响。外部故障模式分为多个故障类别，例如由于传感器上的一层碎片导致的传感器堵塞、传感器盖的机械损坏以及安装问题。针对各种类型的 LiDAR（包括机械旋转式、闪光式和微机电镜 LiDAR），探索了与发射器、接收器或扫描机制等 LiDAR 子组件相对应的内部故障。还研究了每个子组件的故障模式，以确定它们是否可以归类为缓慢退化或突然故障。结论是，机械旋转式 LiDAR 比闪光式 LiDAR 更容易出现故障模式。内部和外部 LiDAR 故障模式都会导致检测物体和障碍物的准确性和可靠性降低，危及自动驾驶系统的安全性，并增加发生碰撞的可能性。