一种用于分析原子力显微镜微悬臂梁运动特性的等效电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于分析原子力显微镜微悬臂梁运动特性的等效电路，包括：由一个带有反向积分器的x<subgt;e</subgt;电路模块和一个带有反向积分器的y<subgt;e</subgt;电路模块连接构成。本发明专利技术将带有反向积分器的x<subgt;e</subgt;电路模块和带有反向积分器的y<subgt;e</subgt;电路模块组合在一起，构成了AFM微悬臂梁系统的等效电路，实现在低成本条件下，分析考虑外部复杂环境因素影响下，各动力学参数变化时，AFM微悬臂梁系统运动特性的演化过程；在AFM微悬臂梁机械系统参数匹配、加工设计，以及非线性机械系统异常工况识别、非线性运动控制等方面都具有重要的参考价值和应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于非线性动力学和非线性电路，尤其涉及一种用于分析原子力显微镜微悬臂梁运动特性的等效电路。

技术介绍

1、原子力显微镜(atomic force microscope，afm)是一种重要的纳米尺度测量仪器。其基本工作原理是将原子间的范德华力转换为位移信号，并利用微悬臂梁系统、压力变化检测系统和光电检测系统检测位移信号，通过分析位移信号的变化，描绘试样表面的形态特征。afm广泛应用于高分子材料、陶瓷、生物细胞和其他微纳米材料的表面形貌测量和研究。由于受到被测样品表面与afm微悬臂梁尖端之间原子力的影响，afm的微悬臂梁系统在特定参数条件会表现出包含有混沌运动的复杂运动特性，这种复杂运动特性不仅会严重影响到afm的测量精度，大幅降低afm的分辨率，甚至会增加微悬臂梁探针尖端磨损，被测样品表面形态被破坏的风险。afm微悬臂梁系统作为微型机电系统，由于其复杂而微小的机械结构以及对实验环境的严苛要求，使得利用实物机械系统分析其运动特性变得异常困难，所以，目前对于afm微悬臂梁运动特性的分析都是基于数值仿真实现的，进行了大量理想条件假设，同时忽略了外部复杂环本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于分析原子力显微镜微悬臂梁运动特性的等效电路，其特征在于，

2.如权利要求1所述的用于分析原子力显微镜微悬臂梁运动特性的等效电路，其特征在于，所述带有反向积分器的xe电路模块包括：电阻R1～R3、电容C1、运算放大器U1～U2；所述电阻R2的输入端连接所述带有反向积分器的ye电路模块的输出端；所述电阻R2的输出端与所述运算放大器U1的反向输入端相连接；所述电阻R1的输入端与所述电阻R2的输出端相连接；所述电阻R1的输出端与所述运算放大器U1的输出端相连接；所述电阻R3的输入端与所述运算放大器U1的输出端相连接；所述电阻R3的输出端与所述运算放大器U2的反向输入端相连...

【技术特征摘要】

1.一种用于分析原子力显微镜微悬臂梁运动特性的等效电路，其特征在于，

2.如权利要求1所述的用于分析原子力显微镜微悬臂梁运动特性的等效电路，其特征在于，所述带有反向积分器的xe电路模块包括：电阻r1～r3、电容c1、运算放大器u1～u2；所述电阻r2的输入端连接所述带有反向积分器的ye电路模块的输出端；所述电阻r2的输出端与所述运算放大器u1的反向输入端相连接；所述电阻r1的输入端与所述电阻r2的输出端相连接；所述电阻r1的输出端与所述运算放大器u1的输出端相连接；所述电阻r3的输入端与所述运算放大器u1的输出端相连接；所述电阻r3的输出端与所述运算放大器u2的反向输入端相连接；所述电容c1的输入端与所述电阻r3的输出端相连接，所述电容c1的输出端与所述运算放大器u2的输出端相连接；所述运算放大器u1和所述运算放大器u2的正向输入端接地；所述运算放大器u1和所述运算放大器u2的正向供电管脚为7管脚，所述7管脚连接直流电源vcc；所述运算放大器u1和所述运算放大器u2的负向供电管脚为4管脚，所述4管脚连接直流电源vee。

3.如权利要求1所述的用于分析原子力显微镜微悬臂梁运动特性的等效电路，其特征在于，所述带有反向积分器的ye电路模块包括ae电路子模块，be电路子模块，ce电路子模块，de电路子模块和ye主支电路子模块，所述ye主支电路子模块的输入端连接所述ae电路子模块，所述be电路子模块，所述ce电路子模块，所述de电路子模块的输出端；所述be电路子模块、所述ce电路子模块和所述de电路子模块共用电阻r29～r31；所述be电路子模块、所述ce电路子模块和所述de电路子模块共用运算放大器u13；所述be电路子模块、所述ce电路子模块和所述de电路子模块共用乘法器a3；在所述be电路子模块、所述ce电路子模块和所述de电路子模块中，所述乘法器a3的输入端均连接所述运算放大器u13的输出端；在所述be电路子模块、所述ce电路子模块和所述de电路子模块中，所述乘法器a3的输出端连接电路器件各不相同。

4.如权利要求3所述的用于分析原子力显微镜微悬臂梁运动特性的等效电路，其特征在于，所述ae电路子模块包括电阻r4、r6、r19和运算放大器u3；所述电阻r6的输入端连接运算放大器u12的输出端；所述电阻r6的输出端连接运算放大器u3的反向输入端；所述电阻r4的输入端连接运算放大器u2的输出端；所述电阻r4的输出端连接所述运算放大器u3的反向输入端；所述电阻r19的输入端连接所述运算放大器u3的反向输入端；所述电阻r19的输出端连接所述运算放大器u3的输出端；所述运算放大器u3的正向输入端接地；所述运算放大器u3的正向供电管脚为7管脚，所述7管脚连接直流电源vcc；所述运算放大器u3的负向供电管脚为4管脚，所述4管脚连接直流电源vee。

5.如权利要求3所述的用于分析原子力显微镜微悬臂梁运动特性的等效电路，其特征在于，be电路子模块包括电阻r5、r7、r8、r29～r31，运算放大器u4、u13，乘法器a1～a3，除法器a6；所述电阻r29的输入端连接运算放大器u2的输出端；所述电阻r29的输出端连接所述运算放大器u13的反向输入端；所述运算放大器u13的反向输入端连接电阻r20的输出端；所述电阻r20的输入端连接直流电信号v1；所述电阻r31的输入端连接所述运算放大器u13的反向输入端；所述电阻r31的输出端连接所述运算放大器u13的输出端；所述电阻r5的输入端连接所述乘法器a1的输出端；所述电阻r5的输出端连接所述运算放大器u4的反向输入端；所述电阻r7的输入端连接所述除法器a6的输出端；所述电阻r7的输出端连接所述运算放大器u4的反向输入端；所述电阻r8的输入端连接所述运算放大器u4的反向输入端；所述电阻r8的输出端连接所述运算放大器u4的输出端；所述乘法器a2的两个输入端均连接所述运算放大器u2的输出端；所述乘法器a2的输出端连接所述乘法器a1的一个输入端；所述乘法器a1的一个输入端连接所述乘法器a2的输出端，所述乘法器a1的另一个输入端连接所述运算放大器u2的输出端；所述乘法器a1的输出端连接所述电阻r5的输入端；所述乘法器a3的两个输入端均连接所述运算放大器u4的输出端；所述乘法器a3的输出端连接所述除法器a6的分母输入端；所述除法器a6的分子输入端连接直流电信号v0，所述除法器a6的分母输入端连接所述乘法器a3输出端；所述除法器a6的输出端连接所述电阻r7的输入端；所述运算放大器u3的正向输入端接地；所述运算放大器u4和所述运算放大器u13的正向输入端接地；所述运算放大器u4和所述运算放大器u13的正向供电管脚为7管脚，所述7管脚连接直流电源vcc；所述运算放大器u4和所述运算放大器u13的负向供电管脚为4管脚，所述4管脚连接直流电源vee。

6.如权利要求3所述的用于分析原子力显微镜微悬臂梁运动特性的等效电路，其特征在于，ce电路子模块包括电阻r9～r11、电阻r29～r31，运算放大器u5、u13，乘法器a3、a4、a7，除法器a5、a8；所述电阻r9的输入端连接所述除法器a5的输出端；所述电阻r9的输出端连接所述运算放大器u5的反向输入端；所述电阻r10的输入端连接所述乘法器a7的输出端；所述电阻r10的输出端连接所述运算放大器u5的反向输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋佩颉，栗晓娟，崔建军，
申请(专利权)人：甘肃省计量研究院，
类型：发明
国别省市：