《MEMS强链及其应用》PDF下载

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  • 作  者:陈文元,张卫平著
  • 出 版 社:北京:科学出版社
  • 出版年份:2007
  • ISBN:7030183290
  • 页数:132 页
图书介绍:MEMS强链也称MEMS密码锁,是一种用于高风险系统的高可靠性安全保障的微机电装置,可用于武器装备、弹药库、政府、银行、金融、保密等部门的信息安全"要害系统",属于光、电、机、信息、微制造等多学科交叉领域。从国内来看,目前仅本项目所属的课题组报道了MEMS强链研究,涉及了电脑锁、驱动器、密码锁设计及微电机、鉴码器及UQS机理;从国际来看,主要是美国Sandia国家实验室报道了MEMS强链研究,并已应用于核武器信息安全和计算机防火墙。为打破美国对该项技术的垄断和封锁,创立我国自己拥有的核心技术,上海交通大学经过多年的科研开发,已形成具有自主知识产权的MEMS强链设计、制造、控制、应用理论和体系,已公开专利12篇,软件著作权2项,国内外刊物发表论文16篇。对轴向磁场微电机、反干涉齿轮集鉴码器、器件设计、制作和测试进行了系统深入地分析研究,并作了大量的工艺和测试试验,成功制作了微小机电强链样机,它能接受24~64位UQS密码,破解概率 < 1/10000000。本书汇聚了本课题组多年来的科研成果结晶,详细阐述了用于信息安全的MEMS强链的核心技术,分为十个部分:(1)MEMS强链本体技术;(

前言 1

第一章 绪论 1

1.1 MEMS强链的组成和工作原理 1

序 1

1.2 MEMS强链关键技术研究进展 2

1.2.1 MEMS强链关键部件 2

1.2.2 MEMS强链制造技术研究进展 12

1.2.3 基于MEMS技术的强链整机集成研究 18

1.3 主要研究内容 20

1.4 本章小结 22

第二章 UQS独特码 23

2.1 UQS独特码简介 23

2.2 UQS独特码的数学特性研究 23

2.3.1 实现方案 25

2.3 UQS独特码码集生成算法及工程化实现 25

2.3.2 具体实现方式 29

2.4 码集 32

2.5 本章小结 32

第三章 MEMS强链总体方案 33

3.1 MEMS强链部件选型 33

3.1.1 驱动器选型 33

3.1.2 鉴码器选型 34

3.1.3 耦合器选型 35

3.2 MEMS强链总体方案和特点 35

3.3 工作原理 37

3.4 耦合器设计 38

3.5 本章小结 39

4.1 轴向磁场永磁微电机的结构和设计考虑 40

第四章 轴向磁场微电机设计研究 40

4.2 适合准LiGA加工的三相多对极轴向磁场永磁微电机绕组布线 41

4.2.1 三相四对极轴向磁场永磁微电机常规的绕组布线连接 42

4.2.2 三相四对极轴向磁场永磁微电机准LiGA加工条件下的绕组布线连接 43

4.2.3 三相多对极轴向磁场永磁微电机准LiGA加工条件下的绕组布线连接 45

4.2.4 新的绕组布线连接的算例 46

4.3 轴向磁场永磁微电机结构参数和设计 47

4.3.1 轴向磁场永磁微电机结构参数 47

4.3.2 轴向磁场永磁微电机电磁力矩定性分析 48

4.3.3 轴向磁场电机结构参数对电磁力矩的影响的定量分析 49

4.3.4 正交实验和有限元相结合的轴向磁场微电机结构参数优化设计 55

4.4 本章小结 59

5.1 反干涉齿轮集鉴码机构与密码机构虚拟机 60

第五章 反干涉齿轮集鉴码机构研究 60

5.2 基本概念 61

5.3 密码机构虚拟机两种运行逻辑 62

5.3.1 设计态运行逻辑 62

5.3.2 校验态运行逻辑 62

5.4 密码机械固化 62

5.4.1 密码机构虚拟机设计态运行基本动作 64

5.4.2 密码机构虚拟机一次机械固化步 64

5.4.3 几种密码机械固化形式 64

5.5 反干涉齿轮集鉴码机构的校验 65

5.5.1 密码机构虚拟机校验态的初始化 65

5.5.2 密码机构虚拟机校验态运行基本动作 65

5.6 算例 66

5.7.1 机构设计和校验器对象 69

5.7 基于密码机构虚拟机的计算机仿真程序 69

5.7.2 密码机构虚拟机对象 70

5.7.3 两种对象之间的关系 71

5.8 可靠性计算 71

5.8.1 正码时保证鉴码机构可靠工作的尺寸校核计算 71

5.8.2 误码时齿结构强度可靠性分析 73

5.9 本章小结 74

第六章 MEMS强链控制研究 76

6.1 MEMS强链对步进角的要求 76

6.2 换相规律分析 76

6.3 MEMS强链控制回路的设计 82

6.3.1 PCI-7248介绍 83

6.3.2 PCI-7248的I/O端口地址映射 83

6.3.3 PCI-7248的控制字设置 84

6.4 本章小结 88

第七章 MEMS强链的制作技术研究 90

7.1 内嵌铁镍的多层线圈定子制作工艺研究 90

7.1.1 定子加工工艺流程 90

7.1.2 关键工艺步骤及参数 93

7.2 多层复杂结构反干涉齿轮集一体化制作工艺研究 95

7.2.1 加工工艺流程 95

7.2.2 工艺难点 98

7.2.3 主要加工工艺的工艺参数 99

7.2.4 工艺实验结果 100

7.3 分离式齿轮集齿轮盘加工工艺 101

7.4 棘轮棘爪的加工工艺 103

7.4.1 加工工艺流程 103

7.5 转子加工工艺 104

7.4.2 关键工艺参数 104

7.7 精密显微装配 105

7.6 支架、微电机轴、光开关耦合轮、垫圈、插片加工 105

7.8 本章小结 106

第八章 MEMS强链的试验 108

8.1 MEMS强链正常解码和误码锁死重复性试验 108

8.2 MEMS强链振动测试 109

8.3 MEMS强链高低温测试 111

8.4 MEMS强链的微电机力矩测试 111

8.5 MEMS强链无故障使用次数测试 112

8.5.1 试验设备 112

8.5.3 试验结果 113

8.6 本章小结 113

8.5.2 试验原理与方法 113

第九章 MEMS强链的物理认证技术 114

9.1 MEMS强链计算机认证系统 114

9.1.1 总体设计 114

9.1.2 软件系统 115

9.1.3 MEMS强链计算机安全认证系统实物制作照片 117

9.2 MEMS强链硬盘加密技术原理 118

9.3 基于MEMS强链的光纤网络隔离系统 119

第十章 总结与展望 121

10.1 本书研究工作总结 121

10.2 本书创新点小结 122

10.3 未来工作展望 123

参考文献 124