超聲微/納操控是利用超聲引起的聲輻射力、聲學(xué)流實(shí)現(xiàn)對(duì)微納米物體的驅(qū)動(dòng)、吸附、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)以及釋放等操控。利用超聲進(jìn)行微納米物體的操控作為一個(gè)新興領(lǐng)域,其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)不同物體的操控沒(méi)有局限性、沒(méi)有熱損害等優(yōu)點(diǎn)。其通過(guò)壓電超聲換能器將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)（超聲波）實(shí)現(xiàn)了對(duì)微納米物體的操控。本課題是基于胡俊輝教授團(tuán)隊(duì)對(duì)微納米物體操控的研究基礎(chǔ)之上,目的在于設(shè)計(jì)一款超聲微/納操控系統(tǒng)。其主要包括各個(gè)器件之間的整合,將現(xiàn)有器件集成為一個(gè)系統(tǒng),同時(shí)解決現(xiàn)有系統(tǒng)位置精度低以及位置調(diào)節(jié)時(shí)的抖動(dòng)問(wèn)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?jī)?nèi)容包括:超聲微/納操控系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和硬件電路的設(shè)計(jì)。其中機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包括三自由度直線平臺(tái)的搭建、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的選擇、超聲換能器及夾具的設(shè)計(jì)。硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括微控制器的選擇、最小應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)。其中最小應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)包含供電電路的設(shè)計(jì)、復(fù)位電路的設(shè)計(jì)、時(shí)鐘信號(hào)電路的設(shè)計(jì)、程序下載電路的設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì)以及按鍵及顯示燈電路的設(shè)計(jì)。超聲微/納操控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。其主要包括上位機(jī)軟件界面的設(shè)計(jì)和STM32的程序代碼的編程。上... 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(jiǎn)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(jiǎn)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(lái)源
        1.4.2 課題研究?jī)?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(jì)
    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(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
        2.3.1 三自由度直線平臺(tái)的構(gòu)建
        2.3.2 電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的選擇
            2.3.2.1 電機(jī)的選擇
            2.3.2.2 驅(qū)動(dòng)器的選擇
        2.3.3 壓電超聲換能器的設(shè)計(jì)
        2.3.4 夾具的設(shè)計(jì)
    2.4 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)
        2.4.1 微控制器的選型
        2.4.2 STM32 硬件電路設(shè)計(jì)
        2.4.3 USART通信模塊
        2.4.4 驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)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(jì)
    3.1 軟件總體結(jié)構(gòu)概述
    3.2 上位機(jī)軟件控制界面的設(shè)計(jì)
        3.2.1 LabVIEW軟件簡(jiǎn)述
        3.2.2 LabVIEW軟件界面設(shè)計(jì)
            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(jì)
            3.2.2.3 界面程序的設(shè)計(jì)
    3.3 下位機(jī)STM32 軟件程序設(shè)計(jì)
        3.3.1 軟件流程
        3.3.2 串口通訊程序
        3.3.3 電機(jī)控制
            3.3.3.1 脈沖當(dāng)量以及驅(qū)動(dòng)脈沖周期的計(jì)算
            3.3.3.2 驅(qū)動(dòng)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(shí)驗(yàn)
    4.1 引言
    4.2 系統(tǒng)精度測(cè)量
        4.2.1 激光位移傳感器簡(jiǎn)介
        4.2.2 精度測(cè)試
            4.2.2.1 一自由度直線平臺(tái)精度測(cè)試
            4.2.2.2 三自由度直線平臺(tái)精度測(cè)試
    4.3 超聲微/納操控(銀納米線)實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建
        4.3.2 銀納米線操控的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建立
    5.3 實(shí)驗(yàn)條件及現(xiàn)象
    5.4 探究試驗(yàn)因素對(duì)制備石墨烯的影響
        5.4.1 激振器振動(dòng)周期的試驗(yàn)的影響
        5.4.2 激振器振動(dòng)頻率的試驗(yàn)的影響
        5.4.3 激振器工作電壓的試驗(yàn)的影響
        5.4.4 壓電超聲換能器工作電壓的試驗(yàn)的影響
        5.4.5 試驗(yàn)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(xiàn)
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(xiàn)】：
期刊論文
[1]納米集成電路大生產(chǎn)中新工藝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 吳漢明,吳關(guān)平,吳金剛,黃河,俞少峰,李序武,卜偉海.  中國(guó)科學(xué):信息科學(xué). 2012(12)
[2]新一代嵌入式微處理器STM32F103開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J]. 孫書(shū)鷹,陳志佳,寇超.  微計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2010(12)
[3]石墨烯:單原子層二維碳晶體——2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)簡(jiǎn)介[J]. 朱宏偉.  自然雜志. 2010(06)
[4]夾心式壓電換能器裝配質(zhì)量判別方法與實(shí)現(xiàn)[J]. 張?jiān)齐?付群利.  機(jī)電工程. 2009(01)
[5]飛秒激光與生物細(xì)胞作用機(jī)理及應(yīng)用[J]. 狄建科,周明,楊海峰,戴娟.  激光生物學(xué)報(bào). 2008(02)
[6]步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 李國(guó)厚.  煤礦機(jī)械. 2008(02)
[7]VISA在LabVIEW中的靈活應(yīng)用[J]. 潘德祥.  儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量. 2007(06)
[8]步進(jìn)電機(jī)的基本原理[J]. 張明.  科技信息. 2007(09)
[9]壓電泵技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用[J]. 焦小衛(wèi),黃衛(wèi)清,趙淳生.  微電機(jī)(伺服技術(shù)). 2005(05)
[10]壓電超聲換能器的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 賈寶賢,邊文鳳,趙萬(wàn)生,王振龍.  壓電與聲光. 2005(02)

碩士論文
[1]鋯鈦酸鉛壓電纖維及其復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 商毅龍.中南大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3531193