Sensor de medição de micro-massa com ressonador fracamente acoplado de três graus de liberdade

XIAO Qi-jun ,  

LUO Zhong-hui ,  

GUO Da-wei ,  

摘要

Para realizar a medição de micro-massa, este artigo propõe um sensor de micro-massa baseado no efeito de localização modal de um ressonador de três graus de liberdade fracamente acoplado, estabelecendo as equações de movimento de três ressonadores, obtendo as equações do sistema para perturbação de massa, e construindo um modelo MATLAB / SIMULINK do sistema ressonante de três graus de liberdade acoplado, concluindo que a variação da relação de amplitude possui a maior sensibilidade normalizada em comparação com as variações de amplitude e frequência de ressonância. Por fim, o projeto do sensor e a microfabricação foram realizados, montando um sistema de medição de massa. Os resultados experimentais mostram que a sensibilidade normalizada gerada pela variação da relação de amplitude de tensão é aproximadamente quatro vezes maior que a variação de amplitude, aproximadamente duas ordens de magnitude maior que a variação de deslocamento de frequência, e o valor mínimo de massa detectável é de 2 ng. Resultados de simulação e experimentos indicam que o ressonador fracamente acoplado com localização modal de três graus de liberdade pode realizar a medição de micro-massa, com boas perspectivas para aplicações em biossensores.

关键词

sensor de micro-massa; três graus de liberdade; localização modal; acoplamento fraco; ressonador

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