淡江大學機械與機電工程學系碩士班學位論文
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光子晶體結構是由週期性介電材料所組成，因為具有特殊的光子能帶，所以可以有效控制光波的傳播。本論文使用平面波展開法分析正方晶格的光子能隙，藉由時域耦合模態理論來設計光子晶體波導光能量分配器，並使用有限時域差分法模擬光波在分配器內的傳播情況，以探討分配器內波導的圓柱尺寸與傳遞係數的關係。此外，本論文亦對耦合共振光學波導的幾何結構進行建模與數值計算，由結果得知兩倍密四方晶格的排列方式在中心波長具有寬頻且高傳輸的特性。延伸此波導架構，本論文提出一個多模態的光子晶體光能量分光器，設計出同時兼具波導、分波與濾波能力的微米級光學元件，此研究成果應可用在日後的積體光子迴路設計中。
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本文介紹一款新型四維偏光散射量測儀，可量測晶圓表面粗糙度與螺紋的表面規格。為了達到精確及快速測量，該機被設計成有四個旋轉的機構，可用在二維及三維量測。光學機構必須具備結構穩定性，以保持光學元件間的相對位置，以維持系統的整體性能品質。本文以有限元素進行整體結構分析，檢測結構的性能。應用拓樸結構最佳化方法，解得重量輕及滿足剛度需求的轉動平板結構改良型態。為考慮最佳拓樸型態之可加工性，分別使用拓樸最佳化及參數最佳化的循環計算，再進行尺寸最佳化，增進結構性能。 本文敘述全程最佳化設計方法，去除偏光散射儀原有含滾輪之轉動平板裝置，成功改良為懸臂樑型式，可有0.0814mm的靜位移量。並於懸臂樑提出新的三角支撐滑軌之懸臂樑結構設計，可有0.0722mm的靜位移量，皆優於原來兩端支持結構的0.12mm。
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本研究以現場可編程輯閘陣列 (Field Programmable Gate Array; FPGA)開發平台結合數位影像處理技術來設計盲多重障礙者溝通輔具，研究中將FPGA所設計之系統劃分為硬體模組與應用C語言軟體方式來進行軟硬體共同設計。在硬體模組方面，設計CMOS擷取模組、RAW2RGB (Raw to RGB)模組、膚色擷取模組、影像濾波模組、注音編碼模組、CMOS主控端模組及LTM主控端模組等七個模組的硬體電路。在軟體設計方面，依據SOPC (System on a Programmable Chip)技術在晶片系統內嵌Nios II軟核處理器，並以C語言來實現影像連通區域分割演算法、人臉膚色區塊中心位置計算與八方向判別，最後計算人臉膚色區塊中心點之移動座標作為八方向判別訊號，其訊號依照數碼拼音表定義經由注音編碼模組運算後傳回Nios II處理器做注音符號與聲調符號顯示。 本研究應用數位影像處理技術以軟硬體共同設計方式將溝通輔具系統建構在低功耗、低成本、可快速成品等特性之FPGA晶片中，雖然整體系統運算速度稍微緩慢，但其結果可作為以影像為基礎之嵌入式盲多重障礙者溝通輔具設計之參考。
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本文係探討金屬箔片外緣內曲摺邊精微成形與回彈之研究，研究中首先使用顯性動態有限元素法模擬金屬箔片外緣內曲摺邊精微成形分析，然後接續使用隱性靜態有限元素法模擬回彈分析。為驗證數值模擬之正確性，本文設計一組外緣內曲精微摺邊模具進行實驗，探討有限元素法數值模擬分析對外緣內曲摺邊精微成形之各項結果的準確性。 本研究選用壓延銅箔與SUS304不銹鋼作為分析與實驗的材料，比較數值分析與實驗之成形最大沖頭負荷、成形後回彈角度和工件外形輪廓。研究中所探討成形最大沖頭負荷，壓延銅箔的數值模擬為0.7153N，實驗為0.6815N，SUS304不銹鋼的數值模擬為1.6495N，實驗為1.7340N。本研究之成形後回彈角度有二種，分別為底邊回彈角度與側邊回彈角度，壓延銅箔的底邊回彈角度數值模擬為102.93°，實驗為103.26°，側邊回彈角度的數值模擬為101.92°，實驗為102.44°；SUS304不銹鋼底邊回彈角度數的值模擬為114.34°，實驗為112.32°，側邊回彈角度的數值模擬為113.43°，實驗為110.86°。當成形且回彈後，壓延銅箔與SUS304不銹鋼的數值模擬與實驗工件外形輪廓套疊結果亦皆一致。經由數值模擬與實驗比較，各項結果誤差皆在合理範圍內，顯示本文成果可作為相關精微成形之研究參考。
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本文採用數值模擬之方式，假設處於自然對流流場之情況下，使用CFD模擬軟體，針對不同材質均溫板之均溫性與升溫速率進行模擬分析。 其均溫板模型結構包含4mm厚的蒸汽腔體以及13.2mm厚的上板多孔結構，多孔結構是由173個直徑5mm深10mm之孔洞所組成，均溫板整體尺寸為(112×75×17.2mm)。並且使用總功率為1200watt之熱源，平均分佈在六片每單位面積為30×30mm的矩形板上，對均溫板進行加熱。並且選用銅、銀、鋁及蒸汽腔體等四種材質，作為均溫板結構之參數。 結果顯示出，由於蒸汽腔體富有較高的熱傳導係數，其均溫性較佳，依次排列分別為銀、銅、鋁。但是，升溫速率則以銀、鋁較快，因為銅質均溫板與蒸汽腔體有較大的熱含量，升溫會較緩慢，因此升溫速率低於銀與鋁。
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本研究已成功製得三種斥水之漣漪結構，並使用垂直取向角度量測儀量測液滴與連漪結構垂直之平均接觸角：1.將俱漣漪結構之聚二甲基矽氧烷，以微電鑄法翻製俱漣漪結構之鎳模仁，並使用霧狀鎳電鑄法製作粗化之漣漪結構，其中波長4.0μm連漪結構之平均最大接觸角為130°；(二) 將非離子界面活性劑沾附在波長2.6μm漣漪結構之波峰，可得到平均最大接觸角為140°；(三)用PDMS溶膠翻製波長2.0μm漣漪結構之PDMS薄膜，可得到平均最大接觸角為154°。
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本研究已探討在超音波震盪下之化成處理對奈米銅粉末之顏色及光學性質影響。實驗結果，顏色依化成反應時間而變，由黑色氧化銅，轉成黃色氧化亞銅，及氧化亞銅與氫氧氯化銅比例所組成的藍綠色。奈米銅粉末在800-1200nm之波段具有62%的IR阻隔效果，形成化成皮膜後將會降低IR的阻隔效果，但對UV阻隔及可見光穿透率沒有影響。
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本論文針對兩指抓取剛體的情況，解出兩指與剛體點摩擦接觸下之最佳抓取位置。研究方法是利用逆向動力學中，兩指點抓持剛體為不確定系統，本文指定一正向接觸力 為未定力，並將其他接觸力表示為其未定力之函數，經由庫倫磨擦定律分別解出兩接觸點不產生滑動之未定力 區間，再找出此兩區間之交集，即為兩接觸點之可抓取區域。最後比較剛體表面所有接觸點組合之可抓取區域，當某接觸點組合之可抓取區域下限 值為最小時，此接觸點組合即為最佳夾取位置。分析結果顯示球體、長方體、及圓柱體具有單一軸向線性加速度時，其最佳夾取位置皆落在垂直軸向加速度之平面對蹠點。針對正方體具有兩方向線性加速度的情況，當兩加速度數值接近時，最佳夾取位置會落於垂直兩加速度之平面交線。最後，當長方體受到單一方向角加速度及同方向線性加速度時，發現最佳夾取位置的兩節點連線會垂直此加速度方向。
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本研究針對蒸汽腔體多孔均溫板以實驗方法探討均溫性與升降溫速率，並與無孔洞蒸汽腔體均溫板和鋁質多孔均溫板相互比較。銅質之蒸汽腔體多孔均溫板尺寸為112 × 75 × 17.2mm，上端製作96個直徑5mm，深度10mm孔洞；下端放置六片致冷晶片進行加熱或降溫，每片功率為56W，面積30 × 30mm。升溫過程中由25°C至90°C以強制對流搭配致冷晶片或無搭配進行降溫至25°C，進行量測並探討其升降溫速率與均溫性，並比較有無搭配使用致冷晶片降溫之差異性。實驗結果顯示鋁質多孔均溫板具有較佳升降溫速率，蒸汽腔體均溫板與蒸汽腔體多孔均溫板具較佳均溫性，鋁質多孔均溫板均溫性較差。而搭配致冷晶片進行降溫，可增加降溫速率，但不影響各均溫板降溫速率與均溫性。以蒸氣腔體多孔均溫板進行升降溫循環測試，其穩定性佳，適合應用於需要穩定並快速控制升降溫及均溫性的製程，如聚合酶鏈鎖反應。
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在全球能源越來越缺乏的環境下，環保意識的抬頭，隨著綠色能源與節約能源備受重視，世界興起一股綠色能源風暴。因此，具有耗電量小、使用壽命長、環保、顏色豐富、高亮度的發光二極體(Lighting Emitting Diode; LED)在近年來有逐步取代傳統光源的趨勢，為此，LED之散熱構裝影響更為重要，需要更深入的探討。 本論文旨在使用T3Ster系統做測暫態熱阻量測與分析，元件大小為1.4cm×1.4cm，厚度為0.2cm，晶粒大小為0.12cm×0.12cm，因T3Ster在量測二極體之特性有其獨特優點，包括量測時間快速、準確、並能於量測開始1微秒即開始紀錄資料，之後建立LED溫度敏感參數(Temperature Sensitive Parameter；TSP)曲線並使用其後處理程式T3Ster Master做結構方程式的轉換，得知LED構裝之熱容比熱阻圖，介而推估每一層熱阻大小，並分析其在不同晶粒間距以及不同操作電流下熱阻的趨勢分布。 最後，本文藉由改變操作電流大小、晶粒數量、晶粒距離、以及電流方式來比較其中熱阻大小之影響，並得知晶粒不可太靠近散熱基板邊緣，反而會造成散熱面積不足而影響整體熱阻。