新型諧振式感測器最佳化設計及套用

《新型諧振式感測器最佳化設計及套用》是2020年重慶大學出版社出版的圖書，作者是何高法、孟傑。

基本介紹

• 中文名：新型諧振式感測器最佳化設計及套用 
• 作者：何高法、孟傑
• 出版社：重慶大學出版社
• ISBN：9787568919104

內容簡介

《新型諧振式感測器最佳化設計及套用》共6章，重點介紹了諧振式感測器的發展現狀、基本工作原理和設計方法；分析了其理論基礎和敏感元件特性；對梁式和板式諧振子的振動特性進行了理論和有限元分析。針對靜電激勵和電容檢測式諧振器給出了一種檢測和激勵電路設計方法，並對所設計的電路進行了實驗驗證。套用諧振原理設計了諧振式微加速度計，並進行了工藝分析。最後，討論了利用諧振檢測原理實現的掃描靜電力顯微鏡並將其套用於試件表面微觀形貌測量。

　　《新型諧振式感測器最佳化設計及套用》可作為從事機械、電子和測控等領域的工程研究人員設計和研究感測器的參考資料，也可作為機械、電子和測控等專業的研究生和高年級本科生課外閱讀材料。

作者簡介

　　何高法（1972年11-），教授，博士，碩士研究生導師，現任重慶科技學院機械與動力工程學院副院長，重慶市實驗教學示範中心機械工程實驗與實訓教學中心主任，重慶市專業“機械設計製造及其自動化”專業負責人、重慶高校金工教學研究會理事長、教育部工程教育專業認證專家。長期從事機械製造和精密測量等領域的教學和科研工作，研究方向為納米測量、微機械電子技術、智慧型製造。

　　孟傑（1981年1月-），博士，教授，碩士研究生導師，重慶科技學院機械與動力工程學院教師。2003年6月畢業於重慶大學機械設計製造及其自動化專業．2008年6月獲得重慶大學機械設計及理論博士學位，2013年美國普渡大學訪問學者．2018年加拿大康考迪亞大學訪問學者。長期從事機械製造和高速加工等領域的教學和科研工作，研究方向為高速加工技術、智慧型製造、先進制造技術。

圖書目錄

第1章 概述

1．1 諧振式感測器的發展、特點及類型

1．1．1 諧振式感測器的發展

1．1．2 諧振式感測器的特點

1．1．3 諧振式感測器的類型

1．2 諧振式感測器的設計方法

1．2．1 諧振式感測器的設計基礎

1．2．2 諧振式感測器的建模方法概述

1．2．3 諧振式感測器的設計步驟

第2章 諧振式感測器的基礎理論

2．1 諧振式感測器工作原理

2．1．1 諧振原理

2．1．2 諧振式感測器測量系統

2．2 敏感元件的諧振特性分析

2．2．1 諧振及其阻尼特性分析

2．2．2 諧振狀態下的動力學特性

2．2．3 諧振狀態下的能量關係

2．3 諧振敏感元件的類型

2．3．1 振弦式敏感元件

2．3．2 振筒式敏感元件

2．3．3 振梁式敏感元件

2．3．4 振膜式敏感元件

2．3．5 石英晶體敏感元件

第3章 諧振子結構設計和最佳化方法

3．1 梁式諧振子的設計分析

3．1．1 彈性梁的振動方程

3．1．2 軸向力作用下樑的橫向彎曲振動

3．1．3 雙端固定邊界條件下軸向力對梁固有頻率的影響

3．1．4 梁橫向彎曲振動的Rayleigh-Ritz法求解

3．1．5 附有集中質量的雙端固定梁

3．1．6 軸向力對附有集中質量梁的影響

3．2 板（膜）式諧振子的設計分析

3．2．1 矩形薄板的橫向振動

3．2．2 圓形薄板的自由振動

3．3 諧振子結構的有限元分析方法

3．3．1 有限元分析方法介紹

3．3．2 梁式諧振子的有限元分析

3．3．3 帶梳齒結構音叉諧振子預應力模態的有限元分析

3．3．4 石英晶體（板式）諧振子的有限元分析

第4章 諧振式感測器驅動和檢測電路設計

4．1 諧振元件的驅動和檢測方法分析

4．1．1 驅動方式分析

4．1．2 諧振頻率檢測方法

4．2 驅動和檢測電路原理

4．3 鎖相環驅動電路設計和調試

4．3．1 鎖相環電路設計

4．3．2 解鎖電路

4．3．3 驅動信號發生電路

4．3．4 鎖相環電路調試

4．4 頻率檢測及C／V轉換

4．4．1 頻率檢測原理

4．4．2 C／v轉換電路的設計

4．5 自動增益控制電路

4．5．1 自動控制增益電路設計

4．5．2 AGC增益的分配及計算

4．5．3 AGC起控點、飽和點的選取和計算

4．5．4 AGC控制電路調試

4．6 帶通濾波及移相電路

4．6．1 MAX274帶通濾波

4．6．2 移相電路

4．6．3 移相電路調試

第5章 諧振式微加速度計

5．1 諧振式微加速度計概述及測量原理

5．1．1 微加速度計概述

5．1．2 諧振式微加速度計的發展現狀

5．1．3 諧振式微加速度計的測量原理

5．2 基於柔性微槓桿機構的加速度計結構設計

5．2．1 柔性機構概述

5．2．2 柔性微槓桿機構分析

5．2．3 兩級柔性微槓桿機構研究

5．2．4 基於柔性微槓桿機構的加速度計結構設計

5．3 梳齒結構阻尼特性研究

5．3．1 微機械系統空氣阻尼模型

5．3．2 滑膜氣體阻尼分析

5．3．3 壓膜氣體阻尼分析

5．3．4 梳齒式諧振器結構

5．4 微加速度計的製作工藝

5．4．1 關鍵工藝技術

5．4．2 工藝流程設計

5．4．3 版圖設計

第6章 基於音叉諧振器的靜電力顯微鏡

6．1 掃描探針顯微鏡的類型和工作原理

6．1．1 掃描探針顯微鏡概述

6．1．2 掃描隧道顯微鏡的工作原理

6．1．3 原子力顯微鏡工作原理

6．1．4 靜電力顯微鏡工作原理

6．2 音叉諧振探針單元

6．2．1 石英音叉諧振器及其諧振特性

6．2．2 基於石英音叉諧振器的探針單元

6．3 探針受力分析

6．3．1 導體試件與探針之間的靜電力

6．3．2 絕緣體試件與探針之間靜電力理論分析

6．3．3 絕緣體試件與探針之間靜電力的有限元仿真

6．4 靜電力掃描顯微鏡設計

6．4．1 測量原理

6．4．2 探針頻率變化量

6．4．3 掃描測量系統搭建

6．5 靜電力掃描探針顯微測量實驗

6．5．1 靜電力檢測實驗

6．5．2 試件掃描測量實驗

參考文獻