动态微悬臂梁传感器作为一种高性能的传感器,已经得到了广泛的研究和应用。本文的主要目的是设计并搭建动态微悬臂梁阵列传感器,并利用其对微小质量和氮气流速进行检测。微悬臂梁阵列由外部独立的压电驱动器进行驱动并使其达到共振,该种驱动方式不需要特制的微悬臂梁,且外部压电驱动器的驱动能力和尺寸可根据需要进行选择。本文采用光学方法对微悬臂梁传感信号进行检测,仅使用一个激光器实现对微悬臂梁阵列的扫描,该种方式能够克服多个激光器对微悬臂梁阵列照射时,每根梁的自由端激光强度或光斑大小不一致的问题。利用光杠杆原理将微悬臂梁自由端的偏转信号进行放大,并使用位置敏感探测器接收微悬臂梁反射的光信号。位置敏感探测器易受环境光影响,故在传感器外部增加遮光壳体,并在上位机程序中增加滤波程序减少环境光对实验结果的影响。本文在动态模式下,为降低对数据采集模块采样频率的要求,以及降低上位机程序复杂度,仅对与微悬臂梁平行方向的位置敏感探测器坐标轴信号以及驱动信号进行采集,减少数据采集所需通道,进而降低了对数据采集模块采样频率的要求,并方便上位机程序编写及进行数据分析处理。本文对驱动信号进行采集的目的是以驱动信号频率代替微悬臂梁振动信号频率,减少环境因素对微悬臂梁共振频率分析的影响。本文上位机程序采用图形化程序编辑软件LabVIEW进行编写,该软件具有丰富的信号分析与处理模块,方便程序编写,节省开发时间。本文利用动态微悬臂梁阵列传感器,实现了动态模式下对微小质量进行检测,以及动态模式和静态模式下对氮气流速的大小及分布进行检测。动态模式下的微小质量检测灵敏度约为1.03Hz/pg,静态模式最小可检测氮气流速约为2.24m/s,动态模式最小可检测氮气流速约为0.32m/s,动态模式检测结果优于静态模式。实验结果表明微悬臂梁共振频率随着自由端质量的增加而减小,随着其自由端上方气体流速的增大而增大,且当微悬臂梁距离氮气出气管口越近共振频率越大,偏转位移越大。本文通过实验验证了搭建的动态微悬臂梁阵列传感器作为微小质量和气体流速检测平台的可行性。图[57]表[1]参[83]