[發(fā)明專利]基于多頻率激勵的微梁非線性振動組合信號發(fā)生裝置

有效

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• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110787983B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 劉燦昌;欒軍超;黨壯;周英超;邵金菊;張鑫越;蘇紅建
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B06B1/02
• 分類號: B06B1/02;B06B3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

基于多頻率激勵的微梁非線性振動組合信號發(fā)生裝置包括信號驅動裝置和信號采集裝置兩部分。信號驅動裝置由上極板驅動直流電源、上極板驅動交流電源、上極板、微梁、下極板、下極板驅動交流電源、下極板驅動直流電源和固定端組成。信號采集裝置由壓阻振動信號采集器、分壓電阻、信號采集電源、信號功率放大器、倍頻信號和帶通濾波器組成。當組合信號頻率接近于振動系統(tǒng)固有頻率時，微梁產生非線性組合共振，產生組合共振信號，組合共振信號由基波信號和組合信號組成，再經過帶通濾波器濾波后產生倍頻信號。

技術領域

本發(fā)明專利是一種組合信號發(fā)生裝置，特別是一種基于多頻率激勵的微梁非線性振動組合信號發(fā)生裝置，屬于振動信號發(fā)生領域。

背景技術

隨著微波技術的發(fā)展,微波倍頻器廣泛用于通信、雷達、頻率合成和測量等技術中,它在小功率高穩(wěn)定的振蕩器、頻率綜合器、鎖相振蕩器和毫微秒脈沖產生器等技術中也得到了廣泛的應用。近年來，超高頻信號發(fā)射和接收裝置、新一代高速計算機時鐘信號發(fā)生裝置等高新技術裝備已經或者將要進入人們的生活，成為高速通訊、無人駕駛、高端機器人和大數據信息處理等領域的核心部件。基于信號倍頻原理的倍頻技術成為微波頻率放大的主要方法之一，其電路和關鍵器件性能研究與制備成為近年來研究的焦點問題。但是，基于電子振蕩倍頻器的靜態(tài)工作點容易受溫度、電磁場等因素影響，導致倍頻電路工作穩(wěn)定性變差。另外，電路板的工作穩(wěn)定性還受電路性能、材料所使用銅箔類型及銅箔表面粗糙度、介電常數隨溫度的變化、材料吸濕性等因素影響，導致電路結構復雜，信號穩(wěn)定性變差，制約了高頻信號倍頻放大技術的發(fā)展。

發(fā)明內容

基于多頻率激勵的微梁非線性振動組合信號發(fā)生裝置包括信號驅動裝置和信號采集裝置兩部分。所述信號驅動裝置由上極板驅動直流電源、上極板驅動交流電源、上極板、微梁、下極板、下極板驅動交流電源、下極板驅動直流電源和固定端組成。微梁與左、右端固定端固定連接，形成兩端固支梁；微梁正上方為上極板，上極板左端與上極板驅動直流電源和上極板驅動交流電源串聯，上極板驅動直流電源接地，微梁與上極板形成一個電容器；上極板驅動直流電源向電容器充直流電壓，上極板驅動交流電源向電容器充放電，驅動微梁產生振動。微梁正下方為下極板，下極板左端與下極板驅動直流電源和下極板驅動交流電源串聯，下極板驅動直流電源接地，微梁與下極板形成一個電容器；下極板驅動直流電源向電容器充直流電壓，下極板驅動交流電源向電容器充放電，驅動微梁產生振動。

所述信號采集裝置由壓阻振動信號采集器、分壓電阻、信號采集電源、信號功率放大器、倍頻信號和帶通濾波器組成。壓阻振動信號采集器與微梁粘接在一起，壓阻振動信號采集器隨著微梁振動時，其電阻發(fā)生周期性變化；分壓電阻與壓阻振動信號采集器串聯，組成橋式電路，由信號采集電源提供直流供電電壓，振動電壓信號經信號功率放大器放大后，通過帶通濾波器濾波后形成倍頻信號。

所述基于多頻率激勵的微梁非線性振動組合信號發(fā)生裝置，當組合信號頻率接近于振動系統(tǒng)固有頻率時，微梁產生非線性組合共振，產生組合共振信號，組合共振信號由基波信號和組合信號組成，再經過帶通濾波器濾波后產生倍頻信號

其中，m、c、k₁和k₃分別代表系統(tǒng)的等效質量、阻尼、線性和非線性剛度，它們與梁的材料和結構參數有關，ρ、w、h和l分別是微梁的單位長度密度、寬度、高度和長度，E為微梁的彈性模量，I為微梁的慣性矩，為信號相位，n為信號放大倍數，C微梁為電容器電容值，V_ac1和V_ac2分別是上極板驅動交流電源和下極板驅動交流電源電壓，上極板驅動直流電源和下極板驅動直流電源電壓均為V_dc；Ω₁、Ω₂和ω₀分別是上極板驅動交流電源電壓驅動頻率、下極板驅動交流電源電壓驅動頻率和微梁固有頻率；m＝0.396ρwhl，

本發(fā)明與現有技術相比具有如下優(yōu)點：

1.靜電驅動方法是一種無接觸驅動方法，機械方法產生電信號，抗干擾能力強。