[發(fā)明專利]一種基于變厚度梁結(jié)構(gòu)的高階模態(tài)微質(zhì)量傳感器及其靈敏度提升方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310317702.8
• 申請(qǐng)日: 2013-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN103424327A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高仁璟;趙劍;張延康;劉書田;張瑩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N5/02
• 分類號(hào): G01N5/02
• 代理公司: 大連星海專利事務(wù)所 21208
• 代理人: 花向陽

1.一種基于變厚度梁結(jié)構(gòu)的高階模態(tài)微質(zhì)量傳感器及其靈敏度提升方法，它包括一個(gè)與固定塊（1）固定連接的變厚度梁(3)和壓電薄膜（2），其特征在于：所述壓電薄膜（2）設(shè)置在變厚度梁（3）連接固定塊（1）的一端，變厚度梁（3）靠近自由端部分采用厚度呈階梯變化的懸臂結(jié)構(gòu)；通過測(cè)量懸臂結(jié)構(gòu)在吸附探測(cè)物前、后的諧振頻率差△f，計(jì)算得到探測(cè)物的質(zhì)量m；所述變厚度梁（3）與壓電薄膜（2）的重疊部分為復(fù)合層，無壓電薄膜覆蓋部分的懸臂梁為彈性梁延伸部分，彈性梁延伸部分又分為彈性梁延伸層厚段和彈性梁延伸層薄段兩部分，在保持壓電層長(zhǎng)度l₁和壓電層厚度t₁、彈性梁延伸層厚段厚度t₂、彈性梁延伸層薄段厚度t₃及懸臂梁總長(zhǎng)度(l₁+l₂+l₃)不變的前提下，讓彈性梁延伸層厚段長(zhǎng)度l₂與彈性梁延伸層薄段長(zhǎng)度l₃的比值l₂/l₃，在0<l₂/l₃<8范圍內(nèi)變化。

2.一種基于變厚度梁結(jié)構(gòu)的高階模態(tài)微質(zhì)量傳感器及其靈敏度提升方法，它包括一個(gè)與固定塊（1）固定連接的變厚度梁(3)和壓電薄膜（2），其特征在于：所述壓電薄膜（2）設(shè)置在變厚度梁（3）連接固定塊（1）的一端，變厚度梁（3）靠近自由端部分采用厚度呈階梯變化的懸臂結(jié)構(gòu)；通過測(cè)量懸臂結(jié)構(gòu)在吸附探測(cè)物前、后的諧振頻率差△f，計(jì)算得到探測(cè)物的質(zhì)量m；所述變厚度梁（3）與壓電薄膜（2）的重疊部分為復(fù)合層，無壓電薄膜覆蓋部分的懸臂梁為彈性梁延伸部分，彈性梁延伸部分又分為彈性梁延伸層厚段和彈性梁延伸層薄段兩部分，在保持壓電層長(zhǎng)度l₁和壓電層厚度t₁、懸臂梁總長(zhǎng)度(l₁+l₂+l₃)和彈性梁延伸層厚段厚度t₂不變的前提下，讓彈性梁延伸層薄段厚度t₃與彈性梁延伸層厚段厚度t₂的比值t₃/t₂，在0<t₃/t₂<1范圍內(nèi)變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于變厚度梁結(jié)構(gòu)的高階模態(tài)微質(zhì)量傳感器及其靈敏度提升方法，其特征在于：所述變厚度梁（3）的上部設(shè)有一個(gè)壓電薄膜（2），且壓電薄膜（2）的長(zhǎng)度小于變厚度梁（3）的長(zhǎng)度，壓電薄膜（2）的寬度與變厚度梁（3）的寬度相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于變厚度梁結(jié)構(gòu)的高階模態(tài)微質(zhì)量傳感器及其靈敏度提升方法，其特征在于：所述變厚度梁（3）采用上層梁（4）與下層梁（5）粘接在一起的組合結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于變厚度梁結(jié)構(gòu)的高階模態(tài)微質(zhì)量傳感器及其靈敏度提升方法，其特征在于，所述上層梁（4）和下層梁（5）的長(zhǎng)度和厚度不同，且上層梁（4）的長(zhǎng)度大于下層梁（4）的長(zhǎng)度。