【摘要】：柔性電子因其可延展、輕質(zhì)等優(yōu)良工藝性能在多個(gè)領(lǐng)域被廣泛關(guān)注和研究,卷繞(Roll-to-Roll,R2R)制備工藝被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)柔性電子規(guī)�；圃斓淖钣行Ъ夹g(shù)途徑之一,可以充分利用柔性電子的變形特性,實(shí)現(xiàn)薄膜圖案化、薄膜剝離與轉(zhuǎn)移、多層薄膜層合等工藝集成。柔性電子R2R制備控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵因素之一是恒張力控制,其對柔性基板張力檢測提出了較高需求。本文面向局部接觸式與非接觸式兩種不同的張力檢測方法,提出并實(shí)現(xiàn)了一套張力檢測系統(tǒng),在設(shè)計(jì)整個(gè)檢測系統(tǒng)硬件和數(shù)字信號(hào)處理方案的基礎(chǔ)上,提出了一種小信號(hào)低噪聲放大器和兩種薄膜振動(dòng)信號(hào)分離方法。本文的主要內(nèi)容如下:(1)面向柔性電子R2R制備提出了張力檢測軟硬件需求分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。通過對檢測過程的需求分析,對硬件系統(tǒng)的搭建和數(shù)字信號(hào)處理的流程進(jìn)行設(shè)計(jì),并對張力檢測系統(tǒng)整體及內(nèi)部關(guān)鍵模塊提出設(shè)計(jì)指標(biāo)。(2)設(shè)計(jì)了一種雙端輸入的小信號(hào)低噪聲放大器。針對雙端輸入類型的小信號(hào)處理,結(jié)合低噪聲放大器的原理和一般設(shè)計(jì)原則,基于噪聲匹配、負(fù)反饋、密勒效應(yīng)的補(bǔ)償?shù)冗M(jìn)行了電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(3)提出了兩種分別適用于正定和欠定情況下的薄膜振動(dòng)信號(hào)提取方法,并提出了一種基于雜草算法優(yōu)化變分模態(tài)分解的欠定盲信號(hào)分離算法。其中,正定方法采用聯(lián)合對角化法恢復(fù)源信號(hào)并利用最大能量法識(shí)別自由振動(dòng)信號(hào);而欠定方法中首先采用雜草優(yōu)化算法對源數(shù)目進(jìn)行估計(jì),進(jìn)而采用變分模態(tài)分解算法分解觀測信號(hào)并構(gòu)造多通道觀測信號(hào),轉(zhuǎn)換為正定問題處理。(4)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本文提出的小信號(hào)低噪聲放大器方案和信號(hào)提取方法。搭建了R2R張力檢測實(shí)驗(yàn)平臺(tái),分別對小信號(hào)放大器的噪聲、增益、帶寬特性及薄膜振動(dòng)信號(hào)分離算法的分離效果進(jìn)行了離線實(shí)驗(yàn);最后通過柔性RFID基板R2R輸送張力檢測實(shí)驗(yàn)證明了所設(shè)計(jì)的檢測系統(tǒng)的局部接觸式和非接觸式檢測精度;驗(yàn)證了本文研究成果的可行性。
【圖文】：

本學(xué)位論文得到以下項(xiàng)目的聯(lián)合資助：國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“柔性電子卷到卷制造中異質(zhì)結(jié)構(gòu)可控轉(zhuǎn)移與層合機(jī)理”，批準(zhǔn)號(hào)：51475195；廣東省重難點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“印刷 OLED 顯示高精度噴墨打印設(shè)備研發(fā)及應(yīng)用”，批準(zhǔn)號(hào)：2019B010924005。1.2 課題背景柔性電子指的是一類在柔性基板上制造的電子元器件產(chǎn)品，由于在柔性電子的制備中柔性基板具有良好的可延性，，整個(gè)制造過程具有高效率和低成本的特點(diǎn)，使得柔性電子制造工藝廣泛涉及醫(yī)療、能源、信息、國防等廣闊等領(lǐng)域[1]，如圖 1.1 所示，薄膜太陽能電池板、印刷射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification, RFID)標(biāo)簽[2]、柔性電子顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode, OLED)、柔性傳感器[3]、電子用表面粘貼[4]等電子元器件的制備均大量采用柔性電子制造工藝，近年來，伴隨著柔性電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，其具有極大的市場潛力[5]。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文如圖 1.2 所示，柔性薄膜卷到卷輸送系統(tǒng)[6]是一種從原料放料卷到產(chǎn)品收料卷不間斷制備產(chǎn)品的柔性電子制備系統(tǒng)[7,8]。搭載柔性電子元件的柔性基板從放料卷展開，中間經(jīng)過進(jìn)給環(huán)節(jié)和一系列特定的處理，最后在收料卷處被收集。在卷到卷的輸送過程中，運(yùn)動(dòng)的柔性基板靠自身基板上存在的張力保持張緊狀態(tài)，如果張力過大，處于拉伸變形狀態(tài)的柔性基板有可能會(huì)過度拉伸，發(fā)生柔性基板斷裂的現(xiàn)象；而如果柔性基板上的張力過小，柔性基板有可能產(chǎn)生側(cè)向或橫向滑動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致柔性基板產(chǎn)生皺褶或?qū)迳喜牧系耐扛膊痪鶆�。因此，薄膜卷材在卷到卷輸送系統(tǒng)中進(jìn)行加工時(shí)，若張力不穩(wěn)定會(huì)對在柔性基板上加工的最終成品的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，做好張力控制使柔性基板保持穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，是關(guān)乎整個(gè)卷到卷系統(tǒng)的重要問題[9]。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN60;TN911.7

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本文編號(hào)：2623338