摘要:近日蒋庄德传感器奖学金揭晓,我校机电学院机械工程专业2021级博士研究生李涵凭借在微型电学传感器研制与应用方面的原创性研究成果,获得该项奖学金(每年评选10人)。
近日蒋庄德传感器奖学金揭晓,我校机电学院机械工程专业2021级博士研究生李涵凭借在微型电学传感器研制与应用方面的原创性研究成果,获得该项奖学金(每年评选10人)。
蒋庄德传感器奖学金由中国工程院蒋庄德院士发起设立,旨在推进传感器技术相关学科创新型人才培养,汇聚传感器领域的优秀人才和创新成果,推动中国传感器事业发展。该奖学金面向全国高校/研究院所机械工程、仪器科学与技术等学科传感器技术相关方向的在读优秀博士研究生。
获奖的背后,是李涵对微传感器研究的专注、热爱与始终坚持应用导向。今天就让我们一起走进他的故事,感受“莫道微纳尺度小,方寸之间舞大风”的魅力。
李涵,师从常洪龙教授。本科就读于微机电系统工程专业,现在机械工程专业攻读博士学位。博士阶段主要聚焦谐振式微机械传感器技术领域,系统开展了弱耦合谐振式微机械电学传感理论与高精度传感器设计等相关研究,以第一作者发表中科院一区TOP期刊4篇,授权/公开国家发明专利2项,深度参与电场传感机理与应用等国家级项目3项,曾获国家奖学金、蒋庄德传感器奖学金、西北工业大学优秀研究生等多项荣誉。
家乡秦皇岛卢龙县的山海豪迈
铸就了李涵踏实坚韧、敢闯敢拼的性格
高中时,在一次西工大科普讲座上
学长讲述了所在团队为航空型号攻坚克难的故事
让他第一次真切感受到
“为国铸剑”的担当与荣耀
也在心底埋下了“要去西工大,学能服务国家的真技术” 的种子
2017年,他如愿以偿
以优异成绩从卢龙县中学考入
西工大机电学院微机电系统工程专业
自此,
“便与这一‘于细微处见真章’的专业
结下了不解之缘。”
“以高精尖传感技术解决实际问题”
从微机电系统原理中对器件结构的初步认知,
到传感器技术对 MEMS 应用场景的系统学习
再到切实参与到某部委重点项目中
多次的实践历练
一方面极大地激发了李涵的学习兴趣
另一方面让他愈发感受到蕴含其中的技术魅力
李涵参加蒋庄德院士传感器奖学金答辩
李涵出海外场试验
“记得一次在参与ICAN比赛时,我们团队连续半个月调试传感器,队友们轮流排查电路,直到天快亮时,屏幕上终于跳出精准的检测结果 —— 那一刻,看着数据曲线平稳跳动,我突然明白:
‘以高精尖传感技术解决实际问题’
就是我要为之奋斗的目标。”
“把基础知识点落到每一个细节里,不能有半点侥幸”
2021年,李涵成功获得保研资格,正式加入空天微纳系统教育部重点实验室,师从常洪龙教授
李涵与导师常洪龙
博士学习期间,导师常洪龙始终言传身教
以身作则地要求李涵严谨求实、精益求精
“记得一次在 COMSOL 搭建微型硅电容传感器仿真模型时,我因一时大意,把硅按各向同性材料设置 —— 其实上课时老师反复讲过硅的各向异性,可我觉得‘差别不大’就忽略了,结果设计预期与仿真结果偏差严重”
常老师发现了这一错误,
并制止他随意修改仿真流程
要求“先从最基础的材料设定查起,是不是按实际样品的特性来的?我这才猛然想起硅的各向异性,补全晶向参数后,仿真结果瞬间达标”
“科研的严谨,就是把基础知识点落到每一个细节里,不能有半点侥幸,
这句话至今牢记在我心里”
“寻找真问题、研究真问题、真解决问题”
刚开始李涵的研究方向主要是小型化高精度电学传感器
但在研究弱耦合谐振式传感器时,他遇到了难题 ——
传感器同时检测两个信号时,存在严重串扰
相互干扰导致交叉灵敏度超过20%
经过反复调整谐振器尺寸、改变谐振器控制参数
串扰问题仍未缓解
甚至研究陷入了停滞
他意识到不能再局限于“调整参数”的惯性思维
于是从“弱耦合谐振器的能量传递机制”这一基础理论入手
大量翻阅相关文献
重新分析弱耦合谐振器在多信号作用下的能量分布规律
在反复测试后详细记录不同工况下两个谐振单元的振动频率、振幅变化规律
他发现串扰根源在于多信号通过影响谐振系统的特征模态产生扰动,而非单纯的参数匹配问题
他重新设计实验方案
一边优化谐振器结构布局,一边调整激励与控制方法
终于在更改谐振器结构与控制方法后,串扰显著降低
基本解决了弱耦合谐振器多信号同步检测的问题
相关成果以Synchronous Detection of Dual Signals Based on Constant-Drive Technique of Weakly Coupled Resonators为题发表于Microsystems Nanoengineering
“经过这个项目,我明白了科研需系统分析,不能只靠经验
要寻找真问题、研究真问题、真解决问题”
发表论文部分内容
经过多年的积累
李涵成功设计出兼具高灵敏度与低串扰特性的微机械电压传感器与电流传感器
相关指标在MEMS领域达领先水平
李涵设计的传感器芯片
结题电场传感机理应用、弱耦合谐振器超高灵敏度惯性检测机理研究等项目
相关成果发表在Microsystems & Nanoengineering、IEEE Transactions on Industrial Electronics等核心期刊
如今李涵在MEMS领域即将获得博士学位,他说:“前期在 MEMS 领域积累的经验,让我更想把实验室里的技术成果,真正转化为能落地的产品,未来我将聚焦MEMS传感器产业化,希望做好‘技术到产品’的桥梁,为我国高端传感器产业自主可控贡献力量。”
来源:西北工业大学一点号