超聲微/納操控是利用超聲引起的聲輻射力、聲學(xué)流實現(xiàn)對微納米物體的驅(qū)動、吸附、旋轉(zhuǎn)、移動以及釋放等操控。利用超聲進行微納米物體的操控作為一個新興領(lǐng)域,其具有結(jié)構(gòu)簡單、對不同物體的操控沒有局限性、沒有熱損害等優(yōu)點。其通過壓電超聲換能器將電能轉(zhuǎn)換成機械振動（超聲波）實現(xiàn)了對微納米物體的操控。本課題是基于胡俊輝教授團隊對微納米物體操控的研究基礎(chǔ)之上,目的在于設(shè)計一款超聲微/納操控系統(tǒng)。其主要包括各個器件之間的整合,將現(xiàn)有器件集成為一個系統(tǒng),同時解決現(xiàn)有系統(tǒng)位置精度低以及位置調(diào)節(jié)時的抖動問題,提高微納米物體操控的成功率,使的超聲微/納操控更加有效。本課題的主要研究內(nèi)容包括:超聲微/納操控系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)和硬件電路的設(shè)計。其中機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要包括三自由度直線平臺的搭建、電機及驅(qū)動器的選擇、超聲換能器及夾具的設(shè)計。硬件電路的設(shè)計主要包括微控制器的選擇、最小應(yīng)用電路的設(shè)計。其中最小應(yīng)用電路的設(shè)計包含供電電路的設(shè)計、復(fù)位電路的設(shè)計、時鐘信號電路的設(shè)計、程序下載電路的設(shè)計、存儲電路的設(shè)計以及按鍵及顯示燈電路的設(shè)計。超聲微/納操控系統(tǒng)的軟件設(shè)計。其主要包括上位機軟件界面的設(shè)計和STM32的程序代碼的編程。上... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
注釋表
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 微/納操控研究現(xiàn)狀
        1.2.2 超聲微/納操控系統(tǒng)的現(xiàn)狀研究
    1.3 壓電超聲換能器簡介
        1.3.1 壓電效應(yīng)及壓電陶瓷材料
        1.3.2 壓電超聲換能器簡述
        1.3.3 壓電超聲換能器分類及應(yīng)用
    1.4 課題研究目的、意義及內(nèi)容
        1.4.1 課題來源
        1.4.2 課題研究內(nèi)容及目的
    1.5 論文總體結(jié)構(gòu)
第二章 超聲微/納操控系統(tǒng)的硬件設(shè)計
    2.1 引言
    2.2 超聲微/納操控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概述
    2.3 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計
        2.3.1 三自由度直線平臺的構(gòu)建
        2.3.2 電機及驅(qū)動器的選擇
            2.3.2.1 電機的選擇
            2.3.2.2 驅(qū)動器的選擇
        2.3.3 壓電超聲換能器的設(shè)計
        2.3.4 夾具的設(shè)計
    2.4 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計
        2.4.1 微控制器的選型
        2.4.2 STM32 硬件電路設(shè)計
        2.4.3 USART通信模塊
        2.4.4 驅(qū)動脈沖信號模塊
    2.5 小結(jié)
第三章 超聲微/納操控系統(tǒng)的軟件設(shè)計
    3.1 軟件總體結(jié)構(gòu)概述
    3.2 上位機軟件控制界面的設(shè)計
        3.2.1 LabVIEW軟件簡述
        3.2.2 LabVIEW軟件界面設(shè)計
            3.2.2.1 界面功能的設(shè)定
            3.2.2.2 流程圖及數(shù)據(jù)幀的設(shè)計
            3.2.2.3 界面程序的設(shè)計
    3.3 下位機STM32 軟件程序設(shè)計
        3.3.1 軟件流程
        3.3.2 串口通訊程序
        3.3.3 電機控制
            3.3.3.1 脈沖當(dāng)量以及驅(qū)動脈沖周期的計算
            3.3.3.2 驅(qū)動脈沖的設(shè)定
            3.3.3.3 位置的控制
    3.4 小結(jié)
第四章 系統(tǒng)實驗
    4.1 引言
    4.2 系統(tǒng)精度測量
        4.2.1 激光位移傳感器簡介
        4.2.2 精度測試
            4.2.2.1 一自由度直線平臺精度測試
            4.2.2.2 三自由度直線平臺精度測試
    4.3 超聲微/納操控(銀納米線)實驗
        4.3.1 實驗系統(tǒng)構(gòu)建
        4.3.2 銀納米線操控的實驗現(xiàn)象
        4.3.3 操控特性及結(jié)果分析
    4.4 總結(jié)
第五章 一種制備石墨烯的超聲微/納系統(tǒng)的初步研究
    5.1 引言
    5.2 實驗系統(tǒng)的建立
    5.3 實驗條件及現(xiàn)象
    5.4 探究試驗因素對制備石墨烯的影響
        5.4.1 激振器振動周期的試驗的影響
        5.4.2 激振器振動頻率的試驗的影響
        5.4.3 激振器工作電壓的試驗的影響
        5.4.4 壓電超聲換能器工作電壓的試驗的影響
        5.4.5 試驗結(jié)論
    5.5 小結(jié)
第六章 全文總結(jié)及展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
在校期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3531193