专利摘要

专利摘要

基于多频率激励的微梁非线性振动组合信号发生装置包括信号驱动装置和信号采集装置两部分。信号驱动装置由上极板驱动直流电源、上极板驱动交流电源、上极板、微梁、下极板、下极板驱动交流电源、下极板驱动直流电源和固定端组成。信号采集装置由压阻振动信号采集器、分压电阻、信号采集电源、信号功率放大器、倍频信号和带通滤波器组成。当组合信号频率接近于振动系统固有频率时，微梁产生非线性组合共振，产生组合共振信号，组合共振信号由基波信号和组合信号组成，再经过带通滤波器滤波后产生倍频信号。

权利要求

1.基于多频率激励的微梁非线性振动组合信号发生装置，其特征在于，包括信号驱动装置和信号采集装置两部分；信号驱动装置由上极板驱动直流电源(1)、上极板驱动交流电源(2)、上极板(3)、微梁(5)、下极板(11)、下极板驱动交流电源(12)、下极板驱动直流电源(13)和固定端(14)组成；微梁(5)与左、右端固定端(14)固定连接，形成两端固支梁；微梁(5)正上方为上极板(3)，上极板(3)左端与上极板驱动直流电源(1)和上极板驱动交流电源(2)串联，上极板驱动直流电源(1)接地，微梁(5)与上极板(3)形成一个电容器；上极板驱动直流电源(1)向电容器充直流电压，上极板驱动交流电源(2)向电容器充放电，驱动微梁(5)产生振动；微梁(5)正下方为下极板(11)，下极板(11)左端与下极板驱动直流电源(13)和下极板驱动交流电源(12)串联，下极板驱动直流电源(13)接地，微梁(5)与下极板(11)形成一个电容器；下极板驱动直流电源(13)向电容器充直流电压，下极板驱动交流电源(12)向电容器充放电，驱动微梁(5)产生振动；信号采集装置由压阻振动信号采集器(4)、分压电阻(6)、信号采集电源(7)、信号功率放大器(8)和带通滤波器(10)组成；所述压阻振动信号采集器(4)与微梁(5)粘接在一起，压阻振动信号采集器(4)随着微梁(5)振动时，其电阻发生周期性变化；分压电阻(6)与压阻振动信号采集器(4)串联，组成桥式电路，由信号采集电源(7)提供直流供电电压，振动电压信号经信号功率放大器(8)放大后，通过带通滤波器(10)滤波后形成倍频信号。

2.根据权利要求1所述的基于多频率激励的微梁非线性振动组合信号发生装置，其特征在于，当组合信号频率接近于振动系统固有频率时，微梁(5)产生非线性组合共振，产生组合共振信号，组合共振信号由基波信号和组合信号组成，再经过带通滤波器(10)滤波后产生倍频信号为

其中，m、c、k1和k3分别代表系统的等效质量、阻尼、线性和非线性刚度，它们与梁的材料和结构参数有关，ρ、w、h和l分别是微梁(5)的密度、宽度、高度和长度，E为微梁(5)的弹性模量，I为微梁(5)的惯性矩，为信号相位，n为信号放大倍数，C为微梁(5)电容器电容值，Vac1和Vac2分别是上极板驱动交流电源(2)和下极板驱动交流电源(12)电压，上极板驱动直流电源(1)和下极板驱动直流电源(13)电压均为Vdc；Ω1、Ω2和ω0分别是上极板驱动交流电源(2)电压驱动频率、下极板驱动交流电源(12)电压驱动频率和微梁(5)固有频率；m＝0.396ρwhl，

说明书

技术领域

本发明专利是一种组合信号发生装置，特别是一种基于多频率激励的微梁非线性振动组合信号发生装置，属于振动信号发生领域。

背景技术

随着微波技术的发展,微波倍频器广泛用于通信、雷达、频率合成和测量等技术中,它在小功率高稳定的振荡器、频率综合器、锁相振荡器和毫微秒脉冲产生器等技术中也得到了广泛的应用。近年来，超高频信号发射和接收装置、新一代高速计算机时钟信号发生装置等高新技术装备已经或者将要进入人们的生活，成为高速通讯、无人驾驶、高端机器人和大数据信息处理等领域的核心部件。基于信号倍频原理的倍频技术成为微波频率放大的主要方法之一，其电路和关键器件性能研究与制备成为近年来研究的焦点问题。但是，基于电子振荡倍频器的静态工作点容易受温度、电磁场等因素影响，导致倍频电路工作稳定性变差。另外，电路板的工作稳定性还受电路性能、材料所使用铜箔类型及铜箔表面粗糙度、介电常数随温度的变化、材料吸湿性等因素影响，导致电路结构复杂，信号稳定性变差，制约了高频信号倍频放大技术的发展。

发明内容

基于多频率激励的微梁非线性振动组合信号发生装置包括信号驱动装置和信号采集装置两部分。所述信号驱动装置由上极板驱动直流电源、上极板驱动交流电源、上极板、微梁、下极板、下极板驱动交流电源、下极板驱动直流电源和固定端组成。微梁与左、右端固定端固定连接，形成两端固支梁；微梁正上方为上极板，上极板左端与上极板驱动直流电源和上极板驱动交流电源串联，上极板驱动直流电源接地，微梁与上极板形成一个电容器；上极板驱动直流电源向电容器充直流电压，上极板驱动交流电源向电容器充放电，驱动微梁产生振动。微梁正下方为下极板，下极板左端与下极板驱动直流电源和下极板驱动交流电源串联，下极板驱动直流电源接地，微梁与下极板形成一个电容器；下极板驱动直流电源向电容器充直流电压，下极板驱动交流电源向电容器充放电，驱动微梁产生振动。

所述信号采集装置由压阻振动信号采集器、分压电阻、信号采集电源、信号功率放大器、倍频信号和带通滤波器组成。压阻振动信号采集器与微梁粘接在一起，压阻振动信号采集器随着微梁振动时，其电阻发生周期性变化；分压电阻与压阻振动信号采集器串联，组成桥式电路，由信号采集电源提供直流供电电压，振动电压信号经信号功率放大器放大后，通过带通滤波器滤波后形成倍频信号。

所述基于多频率激励的微梁非线性振动组合信号发生装置，当组合信号频率接近于振动系统固有频率时，微梁产生非线性组合共振，产生组合共振信号，组合共振信号由基波信号和组合信号组成，再经过带通滤波器滤波后产生倍频信号

其中，m、c、k₁和k₃分别代表系统的等效质量、阻尼、线性和非线性刚度，它们与梁的材料和结构参数有有关，ρ、w、h和l分别是微梁的单位长度密度、宽度、高度和长度，E为微梁的弹性模量，I为微梁的惯性矩， 为信号相位，n为信号放大倍数，C微梁为电容器电容值，V_ac1和V_ac2分别是上极板驱动交流电源和下极板驱动交流电源电压，上极板驱动直流电源和下极板驱动直流电源电压均为V_dc；Ω₁、Ω₂和ω₀分别是上极板驱动交流电源电压驱动频率、下极板驱动交流电源电压和微梁固有频率； m＝0.396ρwhl，

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.静电驱动方法是一种无接触驱动方法，机械方法产生电信号，抗干扰能力强。

附图说明

图1.基于多频率激励的微梁非线性振动组合信号发生装置；

图中，1、上极板驱动直流电源 2、上极板驱动交流电源 3、上极板 4、压阻振动信号采集器 5、微梁 6、分压电阻 7、信号采集电源 8、信号功率放大器 9、倍频信号 10、带通滤波器 11、下极板 12、下极板驱动交流电源 13、下极板驱动直流电源 14、固定端

具体实施方式

以下结合附图做作进一步详述：

本实施例的主体结构包括信号驱动装置和信号采集装置两部分。所述信号驱动装置由上极板驱动直流电源1、上极板驱动交流电源2、上极板3、微梁5、下极板11、下极板驱动交流电源12、下极板驱动直流电源13和固定端14组成。微梁5与左、右端固定端14固定连接，形成两端固支梁；微梁5正上方为上极板3，上极板3左端与上极板驱动直流电源1和上极板驱动交流电源2串联，上极板驱动直流电源1接地，微梁5与上极板3形成一个电容器；上极板驱动直流电源1向电容器充直流电压，上极板驱动交流电源2向电容器充放电，驱动微梁5产生振动。微梁5正下方为下极板11，下极板11左端与下极板驱动直流电源13和下极板驱动交流电源12串联，下极板驱动直流电源13接地，微梁5与下极板11形成一个电容器；下极板驱动直流电源13向电容器充直流电压，下极板驱动交流电源12向电容器充放电，驱动微梁5产生振动。

所述信号采集装置两部分由压阻振动信号采集器4、分压电阻6、信号采集电源7、信号功率放大器8和带通滤波器10组成。压阻振动信号采集器4与微梁5粘接在一起，压阻振动信号采集器4随着微梁5振动时，其电阻发生周期性变化；分压电阻6与压阻振动信号采集器4串联，组成桥式电路，由信号采集电源7提供直流供电电压，振动电压信号经信号功率放大器8放大后，通过带通滤波器10滤波后形成倍频信号。

所述基于多频率激励的微梁非线性振动组合信号发生装置，当组合信号频率接近于振动系统固有频率时，微梁5产生非线性组合共振，产生组合共振信号，组合共振信号由基波信号和组合信号组成，再经过带通滤波器滤波10后产生倍频信号

其中，m、c、k₁和k₃分别代表系统的等效质量、阻尼、线性和非线性刚度，它们与梁的材料和结构参数有有关，ρ、w、h和l分别是微梁5的密度、宽度、高度和长度，E为微梁5的弹性模量，I为微梁5的惯性矩， 为信号相位，n为信号放大倍数，C为微梁5电容器电容值，V_ac1和V_ac2分别是上极板驱动交流电源2和下极板驱动交流电源12电压，上极板驱动直流电源1和下极板驱动直流电源13电压均为V_dc；Ω₁、Ω₂和ω₀分别是上极板驱动交流电源2电压驱动频率、下极板驱动交流电源12电压和微梁5固有频率； m＝0.396ρwhl，

算例：微梁5的长度、宽度和高度分别是400微米、45微米和2微米，真空绝对介电常数为8.85*10^-12F/m，密度为2330kg/m³，杨氏模量为1.65*10¹¹N/m²，阻尼系数为8.96*10^-8kg/s，微梁5的固有频率为85898Hz。上极板驱动交流电源2和下极板驱动交流电源12交流电压激励频率分别为25000Hz和35898Hz，上极板驱动直流电源1和下极板驱动直流电源13直流电压幅值均为0.5V，上极板驱动交流电源2和下极板驱动交流电源12交流电压均为0.15V，信号功率放大器8信号放大比为20，带通滤波器10上下截止频率为80KHz和90KHz，计算得到信号幅值为1.0245*10^-2V，相位为0.16。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进，均应包含在本发明所述的保护范围之内。

基于多频率激励的微梁非线性振动组合信号发生装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。