静电驱动的亚微米悬臂梁谐振器非线性特性

• 作者: 于虹 岳东旭 袁卫民
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 静电驱动 悬臂梁谐振器 非线性 频率响应
• 年，卷（期）: 2011,（4）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 783-788
• 分类号: TP212.1
• 字数: 2642字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20111904.0783

摘要

理论分析了亚微米尺寸的悬臂梁结构的非线性力学模型,研究了非线性产生的物理机制.采用外部静电激励机制,使悬臂梁谐振器产生谐振,借助Polytec激光多普勒测振系统检测了悬臂梁的频率响应曲线.测试结果表明,悬臂梁具有显著的非线性效应(即"弹簧变软"效应).实验证实了这种非线性效应几乎和交流电压无关,却随着直流电压的增大而显著增大,最大峰值偏移达到0.5 MHz.提取出3组-阶机械弹性系数分别为79.62,31.75和14.92 N/m,实验结果符合理论规律.对实验中的偏差做了进-步的分析和讨论,利用软件ANSYS对过腐蚀对结构刚度和频率响应的影响做了相应的模拟,结果和实验测量数据相吻合.