[发明专利]基于多频率激励的微梁非线性振动组合信号发生装置

权利要求书

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，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)电压驱动频率和微梁(5)固有频率；m＝0.396ρwhl，