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用。本文的主要目的是設計并搭建動態(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雜度,僅對與微懸臂梁平行方向的位置敏感探測器坐標軸信號以及驅(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)學領(lǐng)域
        1.2.2 化學領(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)測試與標定
        4.1.1 頻率標定
        4.1.2 幅值標定
        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