微悬臂梁阵列传感技术系统设计

发布时间：2019-09-24 05:26

【摘要】：微悬臂梁传感技术是一种新式传感检测技术,涉及机械学、电学以及力学等交叉学科。微悬臂梁传感技术作为一种检测便捷、灵敏度高、无需标记的新型传感技术在化学、生物和材料等领域中获得了广泛的应用,已逐步成为微纳传感检测技术领域的研究热点,受到了科研人员的普遍关注。在单微梁传感检测系统的基础上,微梁的检测范围及检测内容越来越广泛,这项新型传感检测技术正向着高通量和阵列式测量等方向发展,这就需要解决如何在微梁阵列传感技术中实现对至少两根微梁的扫描及响应信号读取这一关键问题。本文针对国内外微悬臂梁阵列传感器的光学读出检测方式进行了系统地研究,在此工作基础上确定了研究内容。我们针对光学读出方式提出了基于平动扫描方式的微悬臂梁阵列检测系统的可行性方案。利用电动位移平台带动平面镜进行往复式平动,从而使激光器发射出来的激光束进行往复平动,再用该激光束对微悬臂梁阵列进行扫描,继而用光电位置敏感探测器时序接收微悬臂梁的弯曲偏转信号,从而完成对各微悬臂梁上产生的实时反应信息的监测。本文首先综述了微梁传感技术发展的历史,并重点描述了现有基于光学读出的微悬臂梁阵列传感技术的研究进展和发展方向,介绍了基于平动扫描方式的微梁阵列检测系统方案的思路来源。之后在已有工作基础上,详细讨论了基于平动扫描的微悬臂梁阵列传感器实验研究方法,阐述了方案的工作原理,并介绍了系统结构设计及参数优化。针对基于平动扫描的微悬臂梁阵列传感器的信号采集和处理系统,本文采用虚拟仪器技术。在LabVIEW图形化编程软件环境下利用调用库函数节点直接调用普通USB数据采集卡已有的动态链接库模块,从而实现对数据的采集和处理,并分块介绍信号采集系统中数据采集技术的各个功能模块。最后在完成来回平行光路扫描对系统稳定性测试和不同档位的风速对检测系统阵列信号一致性测试实验验证后,还利用对紫外光响应强烈的高分子样品进行了特异性检测,验证了所设计搭建的基于平动扫描方式的微悬臂梁阵列传感检测系统在实际检测中的操作可行性。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9

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本文编号：2540696