微机电系统习题及参考答案

第1、2章习题及参考答案

1．MEMS的设计涉及那些学科？简述MEMS的设计方法及特点。

MEMS综合了机、电、磁、光、声、热、液、气、生物、化学与多种学科而构成了一门独立的交叉学科。它研究多种学科各自的特征参量相互之间的耦合关系，应用这些物理联系和耦合关系去分析和解决MEMS设计与制造中的问题。

MEMS研究多种学科各自的特征参量相互之间的耦合关系，应用这些物理联系和耦合关系去分析和解决MEMS设计与制造中的问题。因此，在MEMS的设计中必须考虑系统设计方法，信息流程设计方法，建立统一物理特征参量设计方法。

1.MEMS设计与制造的研究和分析，MEMS产品分成系统，子系统、元件（元素）

三个层次。2.信息流程是指MEMS产品中各种信息或物理量传递的次序关系，这种传递关系是以程序形式表达的。3.建立统一的物理特征参量，应该对所需设计对象涉及的各种物理特征参量都相对参照于同一概念的物理特征参量,即相对于系统能量变化而确定。

这样系统内各子系统和元件（元素）的物理特征都可以用相同的物理特征参量描述。

2．工程系统设计通常有几种方法？其主要思路是什么？试举例说明。

工程系统设计通常有:

1.K.J法。K.J法是由底向上处理大量数据之间关系的一种假设。

K．J法思路步骤：

（1）标签制作：收集有关问题的所有事实和信息，并且在单个标签上或者纸片上书写每个事实。

（2）标签归类：对所有的标签进行分组，并仔细阅读。相同属性的标签归在一起，不同属性的个别标签（孤独的狼）放在后面。对每一组标签给定合适的名称，并把

它放在面上。在更高的水平上重复以及处理孤狼。重复上述迭代过程，以及归类

的类型数少于10个。

（3）范围制作：在恰当的空间图样内，仔细布阵最后确定的标签组，给出标签组结构总的了解，用符号描述标签组之间的关系。对纸上图表进行转移排列，以同样的

做法处理布阵子标签组。

（4）说明：用简短动词说明，构筑问题的一般情况，依据简图的事实内容，试图用文字表达、描述简图，并仔细区别个性说明。当解释问题的结构时，解答问题的观

点要进行说明。

2. NM法。NM法是在自然式日常生活中寻找比拟法创造和开发新技术观点，应用到不

同的问题型式中。

NM法的四种技术：

（1）NM法的A型式和S型式，联合外观上不相关的量创造观点。A型式（面积）：空间的联合，如“球“加”笔“为钢笔尖。而“鸡蛋”和“玻璃杯”的联合创造出

一种新型鸡蛋包装。S型式（连续的）；时间的联合，当制作电影或卡通片时，用

来创造惊奇的战果。

（2）NM法的T型式（用3种问题型式的求解，创造许多类比。

问题类比（QA）：“以一个实例：创造出许多类比；

问题背景（QB）：“如何制造“，参考类比进行制造；

问题概念（QC）：“任何的提示“，为解决问题取得提示。

（3）NM法的H型式，实行一个类比，完全可产生一个好的答案。同样问题可用作创造类比和观点的提示。

问题开发（QD）：用联合许多问题概念开发观点。

接触问题的设计用一个类比显示，当在显微镜下注意到电子接触点时，接触表面

看起来象泥坑。从类比得到启示，用离开接触面之间的距离解决，即变为点接触。

（4）NM法的D型式：在上述3种技术中，所应用的方法是为了发现而不是发明。而这种方法是从上述3种技术相抵触的数据中取得假设。为了类比，可以看做是一

种收集有争议的数据，从中得到启发，探索问题的解决。

3. KEY-NEEDS法，中文称为关键需要法。关键需要法是一种创造与使用者需要一致的

新产品概念的工具。

关键需要法的技术步骤

（1）KW步骤：构筑关键词，根据市场的需要，用动词或者副词描述调查的范围。

（2）P步骤：发现问题，选择适合每个关键词组的问题，关键词涉及内容可以是宽的或者是窄的，但是每个关键词所对应的问题范围是有限的。

（3）R步骤：建议原因，对每个问题建议解决问题的方案。

（4）T步骤：建议原因，对每个问题建议解决的方案。每个原因都能够转换成正面的和负面的陈述，被用于观点产生的基础。例如：T1：“好天气留在家里。”T2“好

天气最好不留在家里”。每个原因写两个解答提示在卡片上。

（5）I步骤：产生产品的观点，满足基本需要，提示调查方面的主题，抽出5-6张转变原因为解答提示的卡片，并且讨论与主题有关的卡片的随机组合，提出新的提示，

为商业产品建议观点。在联组2-3个观点后，即可描述出可被想向的图象。

（6）C步骤：形成概念，选择被引起注意的概念并形成概念。

4. Kepener—Tregoe法，Kepener—Tregoe法是确立问题，分析和做出判定的4种技术结

合。它的目的在于应用标准模式一步一步处理的方法，进行工业合理化管理。由于有些未知原因，偏离正规化的问题，用这种方法能使问题得到解决。

Kepener—Tregoe法的要点：

(1) 确立问题的模式和解决的方法：什么？为什么？那些？前提是什么？等等发现有必

要的信息。

（2）有意识地区别思考范围的不同，用分析，评价，选择等方法，一步一步的接近结果。（3）针对确定的对象，促进对象的评价和判定。

5. 朱钟淦—捤谷诚方法，该方法是针对机械电子产品系统设计时应用，包括4个步骤：

产品功能分析；为实施各模块的功能，选择可实施的方案；多种方案的综合评价，优化设计；产品芯片设计。

在系统设计开始时，首先应该确定系统的主功能以及目的功能，其次确定系统的功能结构。系统的功能结构是一个抽象的模型，其有三个组成部分：变换、传输、存储。

其中变换功能是把被描述为物质、能量、信息的三种输入形式经转变为另一种输出形式，，MEMS是一个效应结构，这个结构可引起目的功能与效应之间的因果关系，阶段的转移，系统功能的实现取决于系统所处的阶段，从一个阶段到另个阶段来描述变化的状态。在实现功能的方法确定之前，必须慎重考虑层次功能和模型，注意不能将有的功能划为低层次功能，最后需要考虑功能的合成。

3．什么是接口设计？接口设计包含那些方面？

接口设计是十分重要的，一般接口分为硬接口和软接口，还应考虑微观与宏观接口设计。

硬接口: 以硬件形式完成子系统，功能模块之间的物质，信息，能量的输入与输出的变