微懸臂梁高階彈性常數(shù)標(biāo)定方法的研究.pdf

1、微懸臂梁是微米納米科技領(lǐng)域重要的力學(xué)傳感器，微懸臂梁的彈性常數(shù)是決定其力學(xué)測(cè)量性能的重要參數(shù)。工作在高階模式下的微懸臂梁具有更高的分辨力和靈敏度，由于基頻模式下彈性常數(shù)標(biāo)定的理論和方法在高階模式下不再適用，這就需要對(duì)微懸臂梁高次諧波下的彈性系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本課題探索了兩種高階模式下微懸臂梁彈性常數(shù)的標(biāo)定方法。(1)利用原子力顯微鏡測(cè)量高次諧波下微懸臂梁的諧振頻率和品質(zhì)因數(shù)，通過(guò)理論公式計(jì)算得出微懸臂梁在各次諧波下

2、的彈性常數(shù);(2)利用顯微多普勒激光測(cè)振儀測(cè)量微懸臂梁的功率譜密度，再通過(guò)功率譜密度利用理論公式計(jì)算得出微懸臂梁的彈性常數(shù)。然后，通過(guò)微懸臂梁在高階模式下的振型擬合對(duì)兩種彈性常數(shù)標(biāo)定方法進(jìn)行了比對(duì)和分析，發(fā)現(xiàn)利用顯微激光多普勒激光測(cè)振儀的測(cè)量計(jì)算方法在高階模式下更加適用。
　　本論文的主要內(nèi)容包括:
　　1.第一章:介紹了微懸臂梁的結(jié)構(gòu)特性、工作模式和應(yīng)用，討論了微懸臂梁彈性常數(shù)標(biāo)定的基本原理和主要方法，論述了國(guó)內(nèi)外高階模式

3、下微懸臂梁彈性常數(shù)標(biāo)定的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
　　2.第二章:介紹了微懸臂梁高階模式下的動(dòng)態(tài)性能，推導(dǎo)了兩種高階模式下微懸臂梁彈性常數(shù)標(biāo)定的公式:高階Sader法和高階熱噪聲法。
　　3.第三章:利用原子力顯微鏡對(duì)微懸臂梁高階模式下的振動(dòng)特性進(jìn)行測(cè)量，得到高階Sader法中與微懸臂梁高階彈性常數(shù)相關(guān)的1-5階共振頻率和品質(zhì)因數(shù)。
　　4.第四章:利用顯微多普勒激光測(cè)振儀對(duì)微懸臂梁高次諧波下的振動(dòng)特性進(jìn)行測(cè)量，得到高階熱噪聲