微悬臂梁谐振技术检测溶液粘度的研究

提出了一种测量溶液粘度的微悬臂梁谐振技术。推导了溶液粘度与微悬臂梁的谐振频率的理论关系式，并利用原子力显微镜的微悬臂梁测量了不同质量分数的甘油溶液和蔗糖溶液的粘度。与落球法测量结果的比较表明，利用微悬臂梁谐振频率技术测量液体粘度的误差小于4％。这种方法不仅可以作为液体粘度的一般性测量方法，也可以通过检测溶液粘度变化来监测溶液中的化学反应。     

MEMS动态测试技术

阐述了基于频闪成像、计算机视觉和干涉测量的MEMS动态测试技术、基于激光多普勒测振的MEMS动态测试技术以及基于其他原理和方法的MEMS动态测试技术等的测试原理、测试方法与研究现状,指出了MEMS动态测试技术进一步的研究方向。     

基于MEMS的微位移传感器及其应用研究

对一种基于MEMS探针进行开发,以实现微纳米尺度下的几何量测量。该探针是静电梳齿型结构,含有定齿和连接有主梁的动齿。主梁顶端的探针能够感知样品表面形貌而引起梳齿间位移,梳齿间位移能够带来梳齿间电容的变化。设计了测头的电容信号检测电路。搭建测试系统,利用该系统进行进针实验,标定测头的灵敏度为2.323nm/mV,实验表明测头的非线性误差小于0.22%。利用该测头作为SPM测头,搭建小型SPM系统,对108nm台阶高度的光栅结构进行了扫描。     

纳秒脉冲激光照射对多壁碳纳米管薄膜形貌的影响

采用化学气相沉积法(chemical vapor deposition,CVD)自制的碳纳米管阵列为原料,经过研磨、灼烧纯化得到分散的多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs).采用纳秒脉冲激光(波长355 nm),分别在不同条件下对丝网印刷法制备的MWCNTs薄膜进行照射.扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)表征结果表明,进行相互垂直的双向扫描照射的效果明显好于单向扫描照射的效果,即由前者得到的MWCNTs的网状结构的立体感更明显,单位面积的MWCNTs端点更多;随着脉冲激光能量密度的逐渐增加,突出于表面的MWCNTs端点逐渐增多,以MWCNTs为主的网状分布的轮廓逐渐清晰;脉冲激光重复频率的增加,也有利于改善MWCNTs薄膜表面的形貌.经过脉冲激光能量51.0μJ(1.03 W)、频率20 kHz的脉冲激光照射后,得到以MWCNTs为主的、立体感显著、比较稀疏的网状分布结构,且单位面积的MWCNTs端点数目显著增多.     

给水减压阀在工程中应用探讨

主要介绍了给水减压阀分类、具体使用范围及设计过程中需要注意的一些细节。结合具体工程中生活给水及消防给水减压阀的设置,首先通过对生活热水系统采用分区集中设置减压阀及位于热水支管上设置减压阀这两种系统的优缺点比选。明确在采用循环回水的热水系统中,宜位于非循环热水支管上设置减压,能有效节能、减少循环泵能耗并且循环泵的设置位置更加灵活;而非循环给水系统中分区集中设置减压阀则能有效节约初始投入资金,且便于后期维护。其次通过比较具体工程中消防给水系统在各运行工况下选用不同减压阀的压力值状态,明确选取合适的减压阀能有效降低减压分区的工作压力、节省工程造价。若选用该减压阀而导致稳压压力值不能满足设计需要,可以采用增加稳压压力值或对该分区独立设置减压使消防系统满足计要求。     

利用显微激光多普勒测量纳米梁的残余应力

采用基于显微激光多普勒(MicroLD)技术的共振频率法,测量了纳米梁谐振器的残余应力。首先,根据梁的横向弯曲振动理论建立了轴向力作用下固支梁的振动偏微分方程,并根据轴向力的拉压性质解得方程的唯一解形式。随后,由被测梁的应力状况确定可采用最优化方法或数值迭代方法计算残余应力值,并提出结合有限元模态分析方法验证计算结果的正确性。最后,采用MicroLD测振系统对SiC-W固支梁谐振器的幅频响应特性进行了测试。计算结果表明,被测的一组梁的平均残余应力分散性较大,说明加工工艺不能消除结构内的残余应力,且不能控制残余应力的均匀性。     

高精度的超声波在线流量测量

针对超声波检测流量过程中的流场分布问题，提出一种高精度在线检测的实用方法及其实现装置。基于混合长度理论对流速进行补偿，建立了测量的数学模型，给出了测量系统的结构框图，并且分析了测量误差的来源以及消除误差的方法。     

基于隧道效应的纳米级振动传感器的研究

从研究STM仪器对振动的敏感性出发，对基于隧道效应的纳米振动传感器的理论、技术及实现方法进行了初步的研究和探索，研制了具有压电陶瓷结构的传感器样机模型，并进行了振动检测试验。结果表明，基于隧道效应的测振传感器具有很高的灵敏度、良好的频率特性和与STM仪器一致的振动响应特性。     

采用变速白光扫描干涉术测量大尺度台阶结构

针对传统白光扫描干涉术在对一些垂直尺度较大器件的测试中,存在测量时间长、信号利用率低等问题,本文提出了应用于白光扫描干涉测量的变速扫描策略,并开发了基于预定义模式的变速扫描和基于自动对焦模式的变速扫描两种具体的实现方式。本文方法能够控制测量系统仅在有干涉条纹存在的空间区域采集图像,而在其它区域加速运行,从而提高了测试效率。测量过程中,通过编写的测量软件控制纳米测量机(NMM),并利用NMM的高精度定位能力实现变速扫描。实验测试了一个100μm台阶结构,相对传统固定步长扫描法,变速扫描在保持高精度的基础上提高了测量效率。     

大功率脉冲激光光斑面积的实时控制系统

讨论了大功率脉冲激光光斑面积的实时检测与控制方法,研制了采用波长532 nm的连续激光器和CCD—FPGA技术来脉冲激光光斑面积实时控制系统。实验分析了本系统的技术特性:激光光斑、CCD视频信号以及二值化信号;CCD视频信号二值化阈值为405 mV,而FPGA的控制误差范围为十进制数24;计算及标定激光光斑面积,光斑面积测量的相对误差最大为0.5%,而绝对误差在8μm2范围内。本系统可以直接应用于激光微抛光的能量密度实时控制。