動態(tài)微懸臂梁傳感器作為一種高性能的傳感器,已經(jīng)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。本文的主要目的是設(shè)計并搭建動態(tài)微懸臂梁陣列傳感器,并利用其對微小質(zhì)量和氮氣流速進行檢測。微懸臂梁陣列由外部獨立的壓電驅(qū)動器進行驅(qū)動并使其達到共振,該種驅(qū)動方式不需要特制的微懸臂梁,且外部壓電驅(qū)動器的驅(qū)動能力和尺寸可根據(jù)需要進行選擇。本文采用光學(xué)方法對微懸臂梁傳感信號進行檢測,僅使用一個激光器實現(xiàn)對微懸臂梁陣列的掃描,該種方式能夠克服多個激光器對微懸臂梁陣列照射時,每根梁的自由端激光強度或光斑大小不一致的問題。利用光杠桿原理將微懸臂梁自由端的偏轉(zhuǎn)信號進行放大,并使用位置敏感探測器接收微懸臂梁反射的光信號。位置敏感探測器易受環(huán)境光影響,故在傳感器外部增加遮光殼體,并在上位機程序中增加濾波程序減少環(huán)境光對實驗結(jié)果的影響。本文在動態(tài)模式下,為降低對數(shù)據(jù)采集模塊采樣頻率的要求,以及降低上位機程序復(fù)雜度,僅對與微懸臂梁平行方向的位置敏感探測器坐標(biāo)軸信號以及驅(qū)動信號進行采集,減少數(shù)據(jù)采集所需通道,進而降低了對數(shù)據(jù)采集模塊采樣頻率的要求,并方便上位機程序編寫及進行數(shù)據(jù)分析處理。本文對驅(qū)動信號進行采集的目的是以驅(qū)動信號頻率代替微懸臂梁振...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 動態(tài)微懸臂梁傳感器研究進展
        1.2.1 生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
        1.2.2 化學(xué)領(lǐng)域
        1.2.3 物理領(lǐng)域
        1.2.4 環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域
    1.3 動態(tài)微懸臂梁陣列傳感器
    1.4 研究內(nèi)容與意義
2 動態(tài)微懸臂梁傳感器理論
    2.1 動態(tài)微懸臂梁運動模式
    2.2 微小質(zhì)量和氮氣流速檢測原理
        2.2.1 微小質(zhì)量檢測原理
        2.2.2 氮氣流速檢測原理
    2.3 微懸臂梁驅(qū)動方式
    2.4 微懸臂梁傳感信號檢測方式
    2.5 本章小結(jié)
3 動態(tài)微懸臂梁陣列傳感器設(shè)計
    3.1 硬件系統(tǒng)
        3.1.1 微懸臂梁驅(qū)動模塊
        3.1.2 位置敏感探測器
        3.1.3 數(shù)據(jù)采集模塊
        3.1.4 微懸臂梁陣列掃描
        3.1.5 溫濕度監(jiān)測模塊
        3.1.6 氮氣流量調(diào)節(jié)及監(jiān)測模塊
    3.2 軟件系統(tǒng)
        3.2.1 微懸臂梁圖像顯示
        3.2.2 數(shù)據(jù)采集控制
        3.2.3 原始數(shù)據(jù)處理與幅頻顯示
        3.2.4 數(shù)據(jù)保存與刪除
        3.2.5 程序運行前面板
        3.2.6 溫濕度采集與顯示
    3.3 微懸臂梁陣列傳感器系統(tǒng)
    3.4 本章小結(jié)
4 實驗
    4.1 系統(tǒng)測試與標(biāo)定
        4.1.1 頻率標(biāo)定
        4.1.2 幅值標(biāo)定
        4.1.3 電壓與偏轉(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換
        4.1.4 驅(qū)動信號幅值
        4.1.5 環(huán)境光影響檢測
        4.1.6 驅(qū)動信號與實際信號頻率對比
    4.2 微小質(zhì)量檢測
    4.3 氮氣流速檢測
        4.3.1 靜態(tài)模式下的氮氣流速檢測
        4.3.2 動態(tài)模式下的氮氣流速檢測
    4.4 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介及讀研期間主要科研成果



本文編號：4038380