QEPAS系统中石英音叉模态仿真计算与研究

对石英音叉增强型光声光谱(QEPAS)系统中常用的石英音叉进行了有限元模态计算，获得石英音叉前6阶振型与模态频率，认知了第4阶对称摆动振型为有效振动，利用单因素法分析了石英音叉的音臂长度l₁、音臂宽度w₁、音臂厚度t、音臂切角θ、音臂圆孔直径d及音臂圆孔高度h对低阶有效共振频率(Fre)的影响，敏感度依次为： l₁> w₁>d>θ>t>h，考虑实际设计情形，筛选出了l₁，w₁，d与h四个石英音叉设计变量，采用Box-Behnken实验设计方案与RSM(response surface methodology)方法，以Fre为函数目标，建立l₁，w₁，d与h的二次回归响应面模型，得到了参数之间的交互作用，利用Design-Expert软件对响应面模型进行设计参数反求，结果表明，在15 000 Hz≤Fre≤25 000 Hz计算区域内误差较小，基本满足QEPAS系统的计算需求，所提出的研究与设计方法具有一定通用性，可为QEPAS系统中石英音叉结构参数设计提供参考。     

利用驻波实验研究混沌现象

利用驻波实验演示了混沌现象,并对其进行了理论分析和计算机仿真研究.仿真结果与实验结果都表明:当连接点接近驻波波节处时,振动系统处于混沌运动状态;而当连接点接近驻波波腹处时,系统处于稳定驻波运动状态.     

音叉振动的研究

一、问题的提出众所周知,在耳朵近旁将一只振动着的音叉绕其对称轴旋转一周,听到的音响增强和减弱各四次.实验表明,音响出现极大的四个方向在图1所示的±x和±y方向,图中虚线表示的四个方向音响则出现极小.实验还表明,音响出现增强减弱的次数和方向与音叉的频率无关.     

用扫描近场光学显微镜观察铁电畴

本文利用电畴的双折射随电畴的自发极化的取向而异的特性，采用反射式扫描近场光学显微镜，观察了铁电单晶的畴结构。横向分辨率约为50nm。对原有的Topometrix Aurora NSOM系统作了较大的改进。采用音叉（tunning fork）检测光纤探针与样品间的剪切力，取代了原有的光学法振动检测。对硫酸三甘氨酸[NH3CH2COOH）3．H2SO4）]（简称TGS）的观察说明，反工扫描近场光学显微镜，适合研究垂直b轴切割的TGS（010）面的自发极化。对这种180极化的多畴，可获得光学衬度较好电畴分布图像。与形貌图像相比，发现电畴与形貌无关。无论是新鲜解理的原子级光滑表面和表面水解的较为粗糙表面均可观察到分布较为均匀的电畴分布。     

应用于扫描探针显微镜的石英音叉机械模型研究

石英音叉作为力传感器广泛地应用于各种扫描探针显微镜,主要涉及石英音叉的同相振动和反相振动两种振动模式.通过实验方法和有限元仿真方法对石英音叉的两种振动模式进行研究,发现石英音叉的双臂之间以及双臂与音叉的基部之间都存在耦合作用,双臂之间的耦合使音叉的反相共振频率升高,双臂与基部之间的耦合使音叉的同相共振频率降低.针对两种振动模式的动态特性建立了石英音叉的机械模型并进行合理简化.简化模型是一个四弹簧三质点系统,计算了简化模型的参数.通过一个音叉臂等效质量变化与音叉反相共振频率变化之间的定量关系证明了简化机械模 关键词： 扫描探针显微镜 石英音叉 振动模式 机械模型     

微机电陀螺零点漂移数据滤波方法的研究

微机电石英音叉陀螺虽然有突出的优点，但也存在噪声比较大的缺点。普通的数字滤波方法通常会造成比较大的滞后，减小了系统的相位裕度，而且对截止频率以内的噪声不起作用。作者在对石英音叉陀螺零点漂移数据建立时间序列模型（AR模型）的基础上，采用卡尔曼滤波算法对石英音叉陀螺的漂移数据进行了处理。仿真实验表明，所采用的滤波方法合理有效。     

硅微机械谐振陀螺仪的非线性分析

给出了硅微机械谐振陀螺仪的结构,介绍了硅微机械谐振陀螺仪的工作原理,详细推导并给出了陀螺仪的输出频率和标度因数非线性的计算公式;基于影响谐振陀螺仪标度因数的参数,分析了由谐振器的振幅和梳齿静电驱动力引起的硅微机械谐振陀螺仪的非线性特性,给出了振动幅度与谐振频率关系的表达式.实验结果表明,陀螺仪的整体性能主要取决于谐振器振动幅度的稳定性.     

普叉普适开折的若干动力学性质

从动力学观点出发讨论了具缺陷的音叉问题中出现的模态跃迁现象，解释了板壳等结构由于极值性失稳而引起模态跳跃的动力学机理，最后给出了数值模拟。     

扫描近场红外显微镜近场距离控制系统的改进

针尖 样品的距离控制系统是扫描近场红外显微镜的重要组成部分。切变力探测作为一种重要的近场距离控制手段而得到了广泛的应用。介绍了一种对切变力探测系统的改进方法 ,它可以有效地提高石英晶振音叉的品质因数 ,进而提高探测系统对切变力感应的灵敏度。给出了理论分析和实验验证结果     

石英音叉温度频率特性的温度传感器（英）

提出了一种基于石英晶体温度频率特性的石英音叉微谐振式温度传感器。通过理论分析的方法对传感器进行设计,并采用有限元仿真对传感器的结构参数进行优化。采用光刻和蚀刻微加工技术制造石英音叉谐振器,对石英音叉温度传感器样机的频率温度特性进行实验研究。实验结果表明:石英音叉温度传感器的标准谐振频率为36.545 kHz,灵敏度为-1.9 Hz/℃,在-20到100 ℃的温度范围内,其非线性误差小于0.18%,迟滞为0.02%,与理论研究相吻合。该传感器具有高精度、高灵敏度、低功耗和低成本的特点,为高性能温度测量提供较好的解决方案。