基于納機(jī)電系統(tǒng)的微小質(zhì)量檢測(cè)方法研究.pdf

1、隨著微機(jī)械加工技術(shù)的提高，NEMS走進(jìn)人們的視野。NEMS在計(jì)量學(xué)、基礎(chǔ)科學(xué)、生物醫(yī)療等方面的潛力極大增加了研究人員對(duì)納米器件的研究熱情。其中NEMS器件對(duì)微小質(zhì)量的檢測(cè)是很重要的一部分。目前大部分對(duì)NEMS器件的研究都是在超高真空甚至超低溫度下進(jìn)行的。本文的主要研究目標(biāo)就是用NEMS諧振器實(shí)現(xiàn)在線的微小質(zhì)量檢測(cè)。
　　論文通過(guò)調(diào)研闡述了目前國(guó)內(nèi)外主要的微小質(zhì)量檢測(cè)方法及NEMS相對(duì)其他方法的優(yōu)勢(shì)，也對(duì)比了目前用NEMS器件檢測(cè)微

2、小質(zhì)量的兩種主要方法:位移檢測(cè)法、頻移檢測(cè)法。出于在線檢測(cè)的目的，本文選擇了頻移檢測(cè)法。之后闡述了NEMS諧振器通過(guò)頻率偏移檢測(cè)微小質(zhì)量的原理以及研究難點(diǎn)。
　　論文通過(guò)比較NEMS諧振器的幾種主要的驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)方法，選擇了靜電激勵(lì)和壓阻檢測(cè)方法。通過(guò)對(duì)靜電激勵(lì)的理論分析，說(shuō)明了靜電力對(duì)諧振器頻率的調(diào)制作用。基于激勵(lì)和檢測(cè)方法，設(shè)計(jì)了懸臂梁、雙端固支梁、兩種U型梁、兩種H型梁共六種硅納米梁，并利用ANSYS軟件對(duì)設(shè)計(jì)的梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)

3、仿真。
　　本論文闡述了壓阻檢測(cè)的基本原理，基于這些原理設(shè)計(jì)了壓阻環(huán)，并對(duì)壓阻區(qū)域的應(yīng)力進(jìn)行有限元仿真，獲得壓阻區(qū)的平均應(yīng)力。之后介紹了基于絕緣體上硅(SOI)材料的NEMS諧振器的加工流程、存在的問(wèn)題及解決方案。
　　預(yù)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)采用差頻檢測(cè)方法，主要包括偏置電路和輸出濾波電路兩部分，通過(guò)Pspice對(duì)電路進(jìn)行仿真。最后設(shè)計(jì)并制作了PCB電路板，對(duì)電路性能進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電路基本滿(mǎn)足需求，但是偏置電路的頻率范圍