【摘要】：微懸臂梁是MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）器件中較典型的結(jié)構(gòu)，常用作傳感器和執(zhí)行器。它具有靈敏度高，體積小，成本低等優(yōu)點(diǎn)，在質(zhì)量檢測領(lǐng)域受到了越來越多的關(guān)注。 本文以微懸臂梁質(zhì)量傳感器為研究對象，根據(jù)微懸臂梁因粘附物體產(chǎn)生固有頻率改變這一特性，提出了一種根據(jù)固有頻率變化值對粘附物的位置和質(zhì)量反求的方法。該方法具體來說是通過建立微懸臂梁質(zhì)量傳感器的有限元模型，編寫相應(yīng)的算法程序，進(jìn)而完成對粘附物位置和質(zhì)量的反求，最終實(shí)現(xiàn)了對微懸臂梁上粘附物質(zhì)的測量。本文主要完成了以下研究工作： （1）建立了微懸臂梁振動(dòng)特性的解析模型和有限元模型，并得到了微懸臂梁固有頻率的有限元求解結(jié)果；通過對有限元求解結(jié)果與解析結(jié)果及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析比較，驗(yàn)證了有限元求解方法的可行性； （2）定義了微懸臂梁上的粘附物質(zhì)量和位置的反求問題，，編寫了求解反求問題的算法程序； （3）分析了反求問題算法的求解結(jié)果，驗(yàn)證了所編寫算法的正確性，發(fā)現(xiàn)懸臂梁不同區(qū)域?qū)φ掣轿锏拿舾卸炔煌?總而言之，本文的研究內(nèi)容和研究方法對以后理論研究和實(shí)際應(yīng)用都具有一定的意義。
[Abstract]:Micro-cantilever is a typical structure in MEMS (Micro-Electro-Mechanical system) devices, which is often used as sensor and actuator. Because of its high sensitivity, small size and low cost, it has attracted more and more attention in the field of quality inspection. In this paper, the micro-cantilever beam mass sensor is taken as the research object. According to the characteristic that the micro-cantilever beam has the natural frequency change due to the adhesion object, a method is proposed to reverse the position and mass of the adhesive according to the natural frequency change value. In this method, the finite element model of the micro-cantilever beam mass sensor is established, and the corresponding algorithm program is compiled to complete the inverse calculation of the position and quality of the adhesive. Finally, the measurement of the adhesive material on the micro-cantilever beam is realized. The main work of this paper is as follows: (1) the analytical model and the finite element model of the vibration characteristics of the micro-cantilever beam are established and the results of the finite element analysis of the natural frequency of the micro-cantilever beam are obtained. The feasibility of the finite element method is verified by comparing the results of the finite element analysis with the analytical results and the experimental results. (2) the inverse problem of the mass and position of the adhesive on the micro-cantilever is defined, and the algorithm program for solving the inverse problem is compiled. (3) the results of the inverse algorithm are analyzed, and the correctness of the algorithm is verified. It is found that the sensitivity of the cantilever beam to the adhesive is different in different regions. In a word, the research contents and methods of this paper have certain significance for future theoretical research and practical application.
【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】：2014
【分類號】：TP212;TH-39

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本文編號：2436009