利用光杠杆测透镜的曲率半径

基于光杠杆测量物体微小形变的思想,结合光杠杆与迈克耳孙干涉仪移动平台,搭建了测量透镜曲率半径的装置.利用光杠杆足尖位置和平凸透镜所在球面的几何关系,推导出曲率半径的测量公式,并测量了不同规格透镜的曲率半径.实验结果表明:使用该装置测量的曲率半径与利用牛顿环装置的测量值相近.

新型高g值压阻式加速度计设计

提出了一种新型压阻式加速度计结构,采用微杠杆放大质量块的等效惯性力,将微杠杆结构输出端作为压敏电阻梁,采用双边对称结构设置4根差分压敏电阻梁,构成惠斯登电桥进行测量,提升灵敏度。通过有限元ANSYS与COMSOL仿真软件对结构参数进行设计与优化。该加速度计量程为2000 g,具有高谐振频率294 kHz,采用微杠杆结构将应力放大2倍,交叉轴干扰较低,其应力分别为敏感轴的3.8%和4.6%,以及10倍于量程的抗过载能力。最后设计一套基于标准微机电系统(MEMS)的加工工艺流程,基于SOI技术,利用等离子体硅深加工工艺制作压阻式加速度计,并与玻璃衬底阳极键合,提高加速度计可靠性。

基于农户尺度的甘肃省微观粮食安全影响因素分析

利用甘肃省不同农业生态区17个粮食生产县农户调查数据,构建了微观粮食安全的计量经济模型,结合偏相关分析方法,探讨引起不同农业生态区微观粮食安全差异的因素。结果表明:农户土地投入对微观粮食安全有显著的负影响;种植业产业结构调整、粮食单产、粮食作物收入和粮食价格对微观粮食安全的影响显著;家庭收入水平对微观粮食安全的影响不显著。据此提出稳定和提高甘肃省微观粮食安全的相关政策建议。

一种新型FBG微力传感器

设计并制备了一种新型微力传感器。将光纤Bragg光栅（FBG）用聚氨酯封装成柱状,将其一端固定在外壳底板上,另一端和杠杆的一端固定,通过杠杆原理起到对微力的增敏作用。当作用力在0~1.666 N变化时,该传感器的灵敏度为0.952 nm/N,是裸光纤拉力灵敏度的3.81倍。通过改变杠杆比例可以使该结构满足不同的测量范围和灵敏度。

太赫兹辐射的多重反射光杠杆探测方法

提出了一种新型的微光学太赫兹辐射探测方法,以双材料微悬臂梁结构热探测方法为基础,通过多重反射光杠杆系统测量微结构的纵向微位移,从而实现太赫兹辐射量的测量。多重反射光杠杆探测方法微位移理论分辨率小于1 nm。搭建了微位移测量系统,实验结果表明,测试系统理论分辨率小于4 nm,实际分辨率优于10 nm。给出了基于该方法的太赫兹探测器设计方案和参数。因其具有良好的抗空气扰动和光束串扰能力,可以在常温下工作,适用于非制冷、实时、低成本、微小型化的太赫兹探测器和阵列式成像设备。

光杠杆测量原理中的近似

针对现行物理实验教材中对光杠杆测量微小长度变化的原理描述欠妥,提出利用空间解析几何的方法分析此原理,并给出了准确的表述。

多级光杠杆放大原理及探讨

改进了传统光杠杆测微位移的原理,提出了光杠杆多级放大的理念,解释了多级光杠杆的放大原理及得到了多级光杠杆的放大倍数,多级光杠杆可极大提高了微小形变的放大倍数,并得到了测量前光杠杆反射镜与调节反射镜不平行而有微小偏移与入射光线与调节反射镜不垂直,均不会影响多级光杠杆放大倍数的结论。

多重反射激光光杠杆测量金属线胀系数

提出了多重反射光杠杆测量微位移的方法.该方法利用两个相同的平面镜增加光照传播过程中的反射次数,以提高放大倍数,并用螺旋测微计来确定放大倍数.相对于传统光杠杆,该测量方法光路调节简单,待测物理量少,读数更加快捷,直观性强,灵敏度高.

自制电感传感器测量微小位移

制作了一个基于电感传感器原理的微小位移测量装置,将测量结果与光杠杆的测量结果相比较,发现用电感传感器测量微小位移时,灵敏度、线性度和测量范围相互制约。但在一定范围内,它的测量精度比光杠杆的更高。

自制差分式传感器测量微小长度

根据电磁学原理和传感器技术,利用差分电感传感器将长度的微小变化转换成电压的较大变化。理论推导出微小长度的变化与外电路电压的变化关系,通过测量外电路电压的变化可计算出微小长度变化。通过实验方案的设计,制作了一个能实现以上转变的电感传感器并实施了测量,将测量结果与光杠杆的测量结果相比较,得出用差分电感传感器测量微小长度时,其测量范围与测量灵敏度是矛盾的,但在一定范围内,它的测量精度比光杠杆的更高。

霍尔传感器在杨氏模量测量中的应用

将霍尔传感器应用于拉伸法测杨氏模量实验之中,不仅实现了力学量转化为电学量测量,提高了测量精度和测量速度,同时与光杠杆法测杨氏模量相比,还实现了动态测量——可以测出金属丝的瞬时微小位移量.这种实验方案也为普通物理实验增加了新的教学内容.

二级杠杆式微牛级微力发生机构

针对力传感器标定系统难以精确加载微牛级微力的现状,设计了一种二级杠杆式微力发生机构。首先,在比较了常用柔性铰链精度性能的基础上,介绍了微力发生机构的工作原理。然后,在考虑杆件变形和柔性铰链中心偏转的基础上,分析了各级杠杆和各柔性铰链的受力和能量传递情况,推导了二级杠杆式微力发生机构力缩小倍数的理论计算方法,并以实现某一力缩小倍数为设计目标,据此提出了微力发生机构的优化设计方法。接着,进行有限元仿真分析,得到了不同输入力下的力值响应特性。最后搭建了微力发生机构的性能实验测试平台。结果表明,有限元分析、实验结果与理论力值间的最大误差分别为5.501%和7.391%,实验非线性误差为2.89%,可实现0～500μN的微力加载。认为力缩小倍数满足设计要求,验证了采用该优化设计方法准确设计二级杠杆式力柔顺机构、提高微力加载精度的有效性。

一种低成本微定位平台的设计与仿真

针对半导体及微纳制造等领域对微定位系统低成本高精度的要求,根据以宏观的输入获得微观的输出、低精度驱动器输入获得高精度输出的设计思想,设计了一种基于柔性铰链差式杠杆机构的低成本微定位平台。在该平台中,通过设计位移缩放机构,将驱动器的宏观输入位移进行比例缩小,实现平台的微观输出,降低微定位平台的成本。分析了微定位平台的刚度,并根据该平台定位机构所受载荷的不同,设计了两种不同的柔性铰链。在此基础上,建立了该平台的有限元分析模型,采用ANSYS对该平台的应力进行了分析,并对该平台的输出位移进行了仿真。仿真结果证明了该微定位平台的可行性。

千分表法测定金属丝的杨氏模量

针对传统的拉伸法测定金属丝杨氏模量实验中涉及仪器多、待测物理量多以及实验调节繁琐等问题,设计了一种用千分表测定金属丝杨氏模量的实验装置,该装置用千分表直接测量金属丝因受外力而发生的微小形变量,再通过计算获得杨氏模量值。用该方法测定金属丝的杨氏模量大大降低设备要求,简化测量和计算,降低实验的系统误差。

多次反射光杠杆法测金属线胀系数的公式修正

激光射入两个平行的平面镜,会引起多次反射,基于该原理的激光光杠杆法测量微小距离具有光路简单,读数快捷等优点。但实验过程中,激光在平面镜的入(反)射点与理论分析有出入,且差别随反射次数的增加而增加,另外在反射次数较少的情况下,激光的初入射角不能忽略,因此需要修正原有理论公式,避免测量微小距离时的误差。本文以金属线胀系数的测量实验为例,通过修正多次反射光杆杆法原有理论公式,分析实验数据,获得了更准确的金属线胀系数。

一种新型精密微定位平台的设计与分析

为了减小微定位平台的寄生运动,提高微定位平台的直线度,采用二级柔顺杠杆机构作为放大机构,以直梁型柔性铰链作为导向机构,设计了一种基于压电陶瓷驱动的新型精密微定位平台。根据虚功原理建立了新型精密微定位平台的理论模型,推导了其放大倍数、刚度的计算公式;采用ANSYS Workbench对新型精密微定位平台进行了有限元仿真分析,并搭建了试验测试系统。试验结果表明:微定位平台的最大行程可以达到68.32μm,放大倍数可以达到2.02,直线度为1.19%～1.42%,误差较小。经比较分析,试验结果与理论值贴合度较高,表明二级柔顺杠杆机构响应速度快、定位精度较高。

二维微变形测试器

利用光电位置传感器和二维双光杠杆放大 ,能够测量出二维微小距离的变化。

可变单缝衍射微小尺度测量系统研究

设计了一款基于单缝衍射原理的微小尺度测量系统。该系统利用机械杠杆将待测物体的微小尺度反映在单缝缝宽的变化上,通过对单缝衍射条纹的检测,即可得知待测物体的微小尺度。对标准塞尺的测量结果显示,该系统具有精度高、操作简便、测量结果可靠等优点。

一种新型微位移放大机构设计与特性分析

基于柔性铰链的传导性,运用杠杆原理设计了一种全对称结构的二级微位移放大机构,该机构具有无附加方向上位移及运动精确等优点.建立了微位移放大机构的仿真模型和运动学模型,给出了工作原理;根据机构学原理推导出了机构位移放大比,运用ANSYS13.0对该机构进行有限元仿真,得出了实际输出位移、放大比及该机构的固有频率.放大比误差为7.46%;误差分析主要原因为在理论模型中采取简化分析,忽略了柔性铰链伸长变形导致的中心偏移,并且假设了除去柔性铰链外,其他的部分全为刚性.本文研究为微位移放大机构的实际生产提供了理论依据.

基于光杠杆原理的微位移测量系统设计

基于原子力显微镜的工作原理,设计了一种端点带反光镜的悬臂梁,实现光点位移放大,并利用位置敏感器件（PSD）将光点位置信息转换成光电流,从而设计出一种微位移测量系统。该系统结构简单、灵敏度高,适用于微小位移量的测量。文中给出了该测量系统检测原理,设计了信号处理电路,利用压电元件对悬臂梁端点微位移进行了检测。该系统可检测的线性位移量程为0～50μm,线性度为1.79%FS,分辨力可达50nm。