微悬臂梁

摘要： 采用集总参数建模方法,将微悬臂梁系统等效为弹簧质量阻尼系统。应用极点留数法,推导出MEMS中微悬臂梁在高斯白噪声随机激励下的瞬态均方响应的封闭解。结果表明极点留数法不仅比时域法和频域法更有效,而且避免了在时域计算积分的繁琐过程。最后讨论了阻尼比及噪声强度对系统瞬态均方响应的影响规律。

摘要： 针对微机电系统等微纳米尺度器件的振幅测量,基于外差干涉原理设计开发一种微振动模态测试系统,由光路和解析电路两部分构成,在光路中利用载波技术将被测样品的振幅信息加载到被测光信号上,被测光信号与参考光信号之间原本存在一个由声光调制器产生的频率差,当被测信号与参考信号经光电探测器混频后,可得到一个参考差频信号及一个载有被测物理量信息的差频信号,之后在电路中对这两个信号进行电路解调即可得到被测样品的振幅信息.该测量方式降低了测量过程对光强的要求,降低了样品所需的激励电压,避免了对样品表面的破坏,同时测量不会受到光程波动和电磁反馈的影响,提高了测量速度,降低了测量误差.通过实验测试了谐振频率为2.1889 GHz的薄膜体声波谐振器的振幅和原子力显微镜微悬臂梁探针前三阶谐振动模态的振幅,实验表明该系统可以测量的振动频率范围约为几十Hz到数GHz,振幅范围约为1 pm～10 nm,因此本振动模态测量系统可以同时满足高测量带宽和高测试灵敏度的测试需求.

摘要： 提出了基于光学相干测振(optical coherence vibrometer,OCV)系统的微悬臂梁缺陷检测方法.自搭建的OCV系统最大振动位移量程、最大振动频率分别为2.574 mm和138.5 kHz,应用该系统对含缺陷微悬臂梁-附加质量块耦合结构进行振动测量获得其固有频率,并利用附加质量块对固有频率的影响特性实现了对缺陷的定位.在对系统采集到的干涉光谱信号处理的过程中,采用FFT(fast Fourier transform,FFT)+FT(Fourier transform,FT)细化频谱校正算法进行误差校正,精度可提高1000倍以上,使系统实现纳米量级的位移测量.实验结果表明,该方法能够有效识别微悬臂梁的缺陷位置,为微小型结构的缺陷检测提供了一种新的方法,同时拓展了光学相干测振技术在工程结构无损检测的应用.

摘要： 针对传统气敏材料表征实验中微悬臂梁称重装置存在温控系统体积大、能效比低及升降温速度慢等问题.文中设计了采用双层帕尔贴结构的微型温控腔体,拓宽了温度控制范围,减小了温控腔体体积.同时提出高精度自校准温度测量电路和模糊自适应P ID控制算法,提高了温度控制速度和精度.实验结果表明:该系统控温范围可达-40～180°C,温控稳定性为±0.05°C,最大升温速度为40°C/min,最大降温速度为-20°C/min,完全满足基于微悬臂梁的气敏材料吸脱附性能分析对温度变化的要求.

摘要： 利用铜环辅助涂覆法在微悬臂梁表面涂覆了氧化石墨烯(GO)作为湿度敏感层,研究了传感器在不同相对湿度(RH)下位移偏转变化.GO薄膜吸水膨胀和失水收缩引起微悬臂梁挠度变化,利用光杠杆检测原理将微悬臂梁自由端位移偏转量放大,得到传感器位移偏转与湿度关系.结果表明:传感器在18％～77％RH的范围内,湿度变化量与位移偏转量的线性相关度为0.993 6,灵敏度约为82.93 nm/％RH;并在连续4次相对湿度为20％～77％RH的循环测试中,传感器偏转趋势基本一致,具有良好的重复性,且传感器的响应时间为5 s,恢复时间为10 s.传感器具有响应时间快、重复性好等优点,在微型湿度传感器中具有潜在应用前景.

摘要： 在微悬臂梁称重的气敏材料表征系统中,常存在输出频率曲线基线漂移的问题,会导致相关特征参数的计算出现较大偏差.针对此问题提出一种气敏材料表征系统中输出频率曲线基线校正方法,采用Douglas-Peucker算法实现频率曲线的压缩,结合曲线特征及动态时间规整方法获取基线处理所需的特征点.为解决动态时间规整中曲线匹配次数过多、计算量较大的问题,提出选择匹配动态时间规整方法,准确获取各浓度特征点,通过分段线性拟合的方式计算基线,最终得出相应的标准频率曲线.实验结果表明,与传统手工标记特征点拉平基线的方式相比,误差在3％以内,降低了人工成本,有效提高了表征实验的效率,减小了人员因素带来的偶然误差,为进一步的特征参数计算提供了良好的预处理方法.

摘要： 海恩迈科技开发出基于悬臂梁上的实验室(Lab on a Cantileve^(TM))技术的创新性仪器——芯片式热重分析仪。以MEMS自加热谐振式微悬臂梁传感芯片为核心,替代传统的天平+炉管加热方式,实现片上热重分析功能。这个基于全新原理的仪器将传统热重分析仪天平称重+炉管加热+热电偶测温的结构,用一个尺寸仅为2 mm × 2.5 mm的MEMS谐振式微悬臂梁芯片替代,实现了片上热失重分析功能。

摘要： 针对乙醇挥发性不易检测的问题,建立了一种基于微悬臂梁传感器的乙醇自挥发检测系统,采用光杠杆检测方法研究了乙醇自挥发对微悬臂梁挠度的影响.光电位置敏感探测器接收响应信号,在Lab-VIEW上实现了数据的处理和可视化功能,对乙醇体积与相应挥发时间的关系进行了曲线拟合,估算了短挥发时间下乙醇的体积量.实验结果表明:乙醇自挥发使微悬臂梁偏转位移逐渐减小,最终趋于恒定.乙醇挥发时间与微梁响应的最大偏转位移、乙醇体积量正相关.

摘要： 在本文中,原子力显微镜的微悬臂梁的前两种模态的谐振频率和敏感度是基于修改后的偶应力理论和欧拉梁理论研究,且微悬臂梁由功能梯度材料构成.通过Hamilton原理,推导出高阶控制方程和边界条件.根据解析求解,讨论了样品表面接触刚度,长度尺度参数和梯度指数对悬臂微梁的弯曲振动特性的影响.

摘要： 与实验测量相结合,实现随机粗糙面数字化表征及重构;在分析刚性凸头单次/多次冲击接触弹塑性金属薄膜的接触-分离基础上,建立微悬臂梁和覆膜基底间粗糙面重复冲击接触—分离模型,充分考虑微悬臂梁弹性恢复力、微凸体间相互作用、接触粗糙面时变性、材料弹塑性变形以及分子黏着等影响.动态分析每次接触-分离后实际接触面积,薄膜/基底应力、应变及破坏等变化规律;以及各参数与冲击接触速度、微构件尺寸等的关系;研究结果对提高微机械开关的工作可靠性具有一定的理论意义和应用价值.

摘要： 采用双层微悬臂梁理论模型,对基于反铁电薄膜微悬臂梁驱动构件的力学行为进行分析研究.以反铁电薄膜材料体积应变ε=0.8%为设定量,实现硅基反铁电薄膜微悬臂梁结构的应变-应力载荷转化,运用ANSYS11.0对基于反铁电薄膜应变效应的硅基微悬臂梁结构进行了静态分析、模态分析和谐响应分析,通过对此微驱动结构的优化设计、仿真,得出了不同几何参数硅基微悬臂梁构件的挠度和谐振频率.从而无需进行大量的工艺流片,为大量程的微悬臂梁驱动构件的设计加工提供指导意义.

摘要： 本文对基于微悬臂梁的传感技术从四方面展开讨论，分别介绍了微悬臂梁的制造工艺，修饰技术，激励、检测和控制技术，以及与其它电路的工艺集成技术。微悬臂梁在液体中，工作在动态模式时，品质因数的提高问题一直是国内外研究的焦点。本文的重点便是介绍国际上最新出现的两种品质因子控制技术，一种是对微悬臂梁的材料进行了改进，使其在水溶液的品质因数达到40，另一种是把液体环境转移到悬臂梁内部，使其在水溶液中的品质因数达到700。

摘要： 本文利用能量法分析了无标记生物检测中温度效应对单链DNA(ssDNA)-微梁纳米力学行为的影响.首先,利用标度理论和层合梁两变量方法,构建了ssDNA 生物层的自由能以及非生物层的机械能,利用能量最小原理,得到了DNA种植引起的微梁挠度和表面应力.其次,分析了温度对DNA-微梁挠度和表面应力的影响,预测结果和实验结果相一致,证明了本文方法的有效性.最后,讨论了不同温变情况下碱基对数和种植密度对ssDNA-微梁纳米力学行为的影响.结果表明:随着碱基对数的增加,ssDNA-微梁的挠度呈近似线性关系;随着种植密度的增加,ssDNA-微梁的挠度呈近似指数关系.此外,双金属效应对ssDNA-微梁的影响不可忽略,说明了双梁技术的必要性.

摘要： 本文研究了MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微型机械电子系统)密度传感器的工作原理、工艺制作过程,并对其在丙酮和硅油中做了密度实验测试,测量的温度范围为20.0～50.0 °C、压力为常压.密度实验数据与文献数据的最大偏差为-0.83%,平均绝对偏差为0.18%.由于MEMS 密度传感器的微小体积,故其对实验试剂需求量较小,一般不超过100 μL.

摘要： 本文研究了MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微型机械电子系统)黏度传感器的工作原理、工艺制造、实验系统以及数据处理,同时对其在两种不同黏度的硅油中做了黏度测试,测量温度范围25.0～50.0 °C、压力为常压.实验结果表明,在黏度为6.08 mPa·s～46.34 mPa·s的范围内,测量的硅油黏度实验值和参考黏度值的最大偏差为-6.90%,平均绝对偏差为2.74%.由于MEMS 黏度传感器的敏感元件体积微小,一般100 μL的待测试剂量即可满足测量要求.

摘要： 利用微悬臂梁进行无标记生物检测技术时,单链DNA(ssDNA)探针分子在微梁金层表面的吸附以及探针分子与目标分子杂交反应所引起的微梁挠度变化是重要的检测信号,而DNA生物膜的力学性能对微梁检测信号具有重要影响。本文致力于研究强相作用下ssDNA生物膜的弹性性能。首先,采用DNA链硬圆柱模型,考虑链间水合和静电作用,利用Purohit能量形式改进了DNA链的Parsegian能量经验式,借助张能辉提出的层合梁两变量方法,建立了DNA-微悬臂梁的能量模型,并利用能量最小原理和泰勒级数法获得了微梁挠度的解析式,结合Mckendry实验数据对本文提出的DNA能量经验式参数进行了拟合。其次,利用能量守恒原理和Monte Carlo方法,研究了纯压缩状态下ssDNA生物膜的应力应变关系。数值结果表明:ssDNA生物膜力学性能与塑性材料类似,无明显屈服状态,线性阶段膜的弹性模量在10MPa量级,与人眼角膜的弹性模量接近。

摘要： MEMS和其它微系统产品中许多致动器利用静电力作为驱动力.在许多微型电动机和致动器的设计中,分析静电力作用下微梁结构参数如悬臂梁的厚度对微梁挠度的影响是必要的.基于物理环境法顺序耦合法来分析悬臂梁的力电耦合,运用ANSYS软件对微悬臂梁模型进行机电耦合分析,讨论了在其他结构参数不变的情况下,微梁厚度与最大变形量的变化关系,并通过拟合曲线进一步探讨了微梁厚度对结构驱动性能的影响.

摘要： 微小等离子体(微放电)具有尺度小，功耗低、密度高以及可在较高的气压下工作等优点，将其作为微等离子体源用于材料表面的无掩膜刻蚀加工，具有很好的应用潜力而得到各国学者的广泛关注。但目前文献报道中的微小等离子体无掩膜刻蚀方法存在的主要缺点是：刻蚀精度不高(数十～数百um)，难以批量阵列化制作，不适合加工复杂图形。本文提出了一种新的微等离子体无掩膜刻蚀加工方法，即将具有倒金字塔结构的微放电器集成在悬臂梁探针的针尖上，等离子体通过针尖处的纳米孔导出，在不同的气体氛围下，通过样品和针尖之间的相对扫描，即可实现对不同材料的无掩膜反应离子刻蚀。该方法具有纳米级加工精度，刻蚀速率快，能利用MEMS工艺批量阵列化制作，可加工出任意的复杂图形。

摘要： 本发明涉及一种悬臂梁及使用该悬臂梁的悬臂起重机，悬臂起重机包括立架及其上设置的悬臂梁，悬臂梁包括沿前后方向延伸的固定梁和移动梁，移动梁沿前后方向导向移动装配于固定梁上，移动梁或固定梁上设置有驱动移动梁前后移动的驱动机构，移动梁上设置有导向方向沿前后方向延伸的导向结构，导向结构上导向移动装配有具有行走机构的电动葫芦。本发明提供了一种电动葫芦具有较大移动行程的悬臂起重机及该悬臂起重机中使用的悬臂梁。

摘要： 本申请涉及一种悬臂梁挂篮施工用端头模板及悬臂梁挂篮浇筑施工方法，该端头模板包括上钢模板和下木模板，上钢模板上设置一排水平间隔布置的第一波纹管定位孔，上钢模板的背面间隔固定有多组加固件，下木模板包括底段部分和两个斜侧段部分，底段部分上设置一排水平间隔布置的第二波纹管定位孔，斜侧段部分上沿其布设方向间隔设置有多个第三波纹管定位孔，上钢模板的背面还固定设置有水平布置的第一加强杆，底段部分的背面固定设置有水平布置的第二加强杆，同一悬臂梁挂篮施工用端头模板的第一连接部和第二连接部之间固定有第三加强杆，斜侧段部分的背面固定设置有倾斜布置的第四加强杆。本申请具有结构更加牢固、全面降低涨模风险、施工更加安全的效果。

摘要： 本发明涉及一种悬臂梁及使用该悬臂梁的悬臂起重机，悬臂起重机包括立架及其上设置的悬臂梁，悬臂梁包括沿前后方向延伸的固定梁和移动梁，移动梁沿前后方向导向移动装配于固定梁上，移动梁或固定梁上设置有驱动移动梁前后移动的驱动机构，移动梁上设置有导向方向沿前后方向延伸的导向结构，导向结构上导向移动装配有具有行走机构的电动葫芦。本发明提供了一种电动葫芦具有较大移动行程的悬臂起重机及该悬臂起重机中使用的悬臂梁。

摘要： 本实用新型公开了一种生产玻璃钢罐用便于悬臂梁主体与悬臂梁加长段进行对接的连接结构，包括：主体梁，作用于连接墙体，进行支撑，所述主体梁一侧设置有加长梁，作用于增加梁体长度；第一固定板，固定连接在所述主体梁一侧，所述第一固定板一侧固定连接有固定块。该生产玻璃钢罐用便于悬臂梁主体与悬臂梁加长段进行对接的连接结构，首先，通过矩形块可以将凹槽之间进行连接，并带动第一固定板与第二固定板会相互连接，便于使主体梁与加长梁对接固定，接着，当连接块插入插槽内部时可以将锁紧螺母进行定位，从而可以防止锁紧螺母螺纹松动，最后，通过防尘盖板对凹槽进行闭合遮盖，以便于对连接处起到防尘防护的作用。

摘要： 基于多角度平面透射镜的微悬臂梁阵列传感器的微悬臂梁偏转扫描系统及扫描方法，该系统包括：一激光器、一呈直线排列的平面透射镜组，平面透射镜数量与待测微悬臂梁阵列传感器上的微悬臂梁数量相等，且每一平面透射镜与水平面形成不同的夹角；该系统通过带动不同夹角的平面透射镜构成一种微距离平行光线发生系统，激光器发出的激光束通过微距离平行光线发生系统对微悬臂梁阵列中每根微悬臂梁自由端进行照射，并利用光电位置敏感探测器对上述光的信号进行检测，实现对微悬臂梁阵列上每根微悬臂梁偏转情况的检测。本发明可以实现利用一个激光器对每根微悬臂梁的照射，消除了由于不同激光器检测时带来的系统误差，实现了精确性更高的检测。

摘要： 基于多角度平面透射镜的微悬臂梁阵列传感器的微悬臂梁偏转扫描系统及扫描方法，该系统包括：一激光器、一呈直线排列的平面透射镜组，平面透射镜数量与待测微悬臂梁阵列传感器上的微悬臂梁数量相等，且每一平面透射镜与水平面形成不同的夹角；该系统通过带动不同夹角的平面透射镜构成一种微距离平行光线发生系统，激光器发出的激光束通过微距离平行光线发生系统对微悬臂梁阵列中每根微悬臂梁自由端进行照射，并利用光电位置敏感探测器对上述光的信号进行检测，实现对微悬臂梁阵列上每根微悬臂梁偏转情况的检测。本发明可以实现利用一个激光器对每根微悬臂梁的照射，消除了由于不同激光器检测时带来的系统误差，实现了精确性更高的检测。

摘要： 基于平面镜反射的微悬臂梁阵列传感器的微悬臂梁偏转检测系统，其特征是所述系统包括：一用于发射水平激光束的激光器、一平面镜、一光电位置敏感探测器、一数据采集卡和一计算机。本发明利用音圈电机带动平面镜进行相应的往复平动或利用步进电机带动平面镜进行往复式摆动使激光器发射出来的激光束进行往复平动或转动，用该激光束对微悬臂梁阵列进行扫描；然后用光电位置敏感探测器时序接收微悬臂梁阵列中各微悬臂梁的偏转信号，从而监测各微悬臂梁上发生的实时反应信息。本发明的阵列扫描光路结构简单，容易实现；使用一根激光器对所有微悬臂梁进行扫描，保证了各根微悬臂梁上照射光斑的一致性；提升微悬臂梁阵列传感器系统性能。

摘要： 一种用于检测微悬臂梁偏转量的数字异或方法，该方法主要应用于双材料微悬臂梁红外成像系统中。该方法通过对系统采集到的数字图像数据进行按位异或运算，能够检测初始帧图像与其后每一帧图像的细微差别并得到高精度的数字量结果。原理简单且实现容易，同时减小了系统设计的复杂度，还可以更好的抵抗外界干扰，为后续处理提供了极大便利。

摘要： 基于平面镜反射的微悬臂梁阵列传感器的微悬臂梁偏转检测系统，其特征是所述系统包括：一用于发射水平激光束的激光器、一平面镜、一光电位置敏感探测器、一数据采集卡和一计算机。本实用新型利用音圈电机带动平面镜进行相应的往复平动或利用步进电机带动平面镜进行往复式摆动使激光器发射出来的激光束进行往复平动或转动，用该激光束对微悬臂梁阵列进行扫描；然后用光电位置敏感探测器时序接收微悬臂梁阵列中各微悬臂梁的偏转信号，从而监测各微悬臂梁上发生的实时反应信息。本实用新型的阵列扫描光路结构简单，容易实现；使用一根激光器对所有微悬臂梁进行扫描，保证了各根微悬臂梁上照射光斑的一致性；提升微悬臂梁阵列传感器系统性能。

摘要： 基于多角度平面透射镜的微悬臂梁阵列传感器的微悬臂梁偏转扫描系统，该系统包括：一激光器、一呈直线排列的平面透射镜组，平面透射镜数量与待测微悬臂梁阵列传感器上的微悬臂梁数量相等，且每一平面透射镜与水平面形成不同的夹角；该系统通过带动不同夹角的平面透射镜构成一种微距离平行光线发生系统，激光器发出的激光束通过微距离平行光线发生系统对微悬臂梁阵列中每根微悬臂梁自由端进行照射，并利用光电位置敏感探测器对上述光的信号进行检测，实现对微悬臂梁阵列上每根微悬臂梁偏转情况的检测。本实用新型可以实现利用一个激光器对每根微悬臂梁的照射，消除了由于不同激光器检测时带来的系统误差，实现了精确性更高的检测。