杠杆-复桥式3D压电微定位平台设计与分析

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作者 金俊杰 王硕 +3 位作者 孙凤 郝岩松 徐方超 张晓友 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第2期214-222,共9页

【目的】针对目前微定位平台体积大、小行程的问题,提出了一种基于杠杆-复桥式的新型位移放大机构,设计了可实现大行程运动的三自由度压电微定位平台。【方法】首先,提出压电微定位平台的结构并分析其工作原理:压电驱动器产生初始位移,... 【目的】针对目前微定位平台体积大、小行程的问题,提出了一种基于杠杆-复桥式的新型位移放大机构,设计了可实现大行程运动的三自由度压电微定位平台。【方法】首先,提出压电微定位平台的结构并分析其工作原理:压电驱动器产生初始位移,该位移先被复桥结构放大,再通过杠杆机构进行二次放大,将最终放大的位移输出到动平台。其次,设计并优化杠杆位移放大机构和复桥位移放大机构,根据静力学、材料力学和弹性力学理论建立杠杆位移放大机构和复桥位移放大机构的刚度模型和位移放大比数学模型。根据理论模型对杠杆位移放大器和复桥位移放大器的尺寸进行优化,优化后的总体放大倍数为20.6。再次,对柔性铰链进行结构优化,针对4种典型的切口形状进行有限元仿真研究,在分析4种柔性铰链输出位移与输入力的关系后确定采用直梁型柔性铰链。对整体压电驱动微定位平台进行有限元仿真,分析压电陶瓷制动器变形放大后的位移输出性能和绕x轴、y轴的转动输出性能。最后,对所设计的压电驱动微定位平台进行输出测试,并对位移放大器的z轴方向位移输出性能和绕x轴、y轴的转动输出性能进行实验验证。【结果】有限元仿真结果显示,压电驱动微定位平台的动平台在z轴方向的输出位移最大约为740μm,仿真放大倍数为15,绕x轴、y轴的最大输出转动角度分别为0.83°和0.86°。压电驱动微定位平台的输出测试结果显示升压曲线与降压曲线不重合,具有迟滞现象,z方向的最大输出位移为706μm,当电压为30 V时,迟滞位移最大为65μm。绕x轴方向最大输出角度为0.8°,绕y轴方向最大输出角度为0.79°。当电压为30 V时,绕x轴方向迟滞角度最大为0.062°;当加载电压为45 V时,绕y轴方向迟滞角度最大为0.047°。与仿真结果对比,沿z轴方向移动以及绕x轴和y轴方向旋转的最大误差分别为34μm、0.03°和0.07°,其对应的最大相对误差分别为4.6%、3.6%和8.1%。【结论】基于杠杆-复桥式新型位移放大机构的压电微定位平台能有效解决压电陶瓷输出位移小的问题,实现了大行程运动。 展开更多

关键词 微定位平台 小行程 三自由度 柔性铰链 杠杆机构 复桥机构 有限元 最大误差

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微种植体支抗钉结合力臂杆近中移动下颌第二磨牙关闭拔牙间隙的临床应用

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作者 方月 林泉宏 李健 《中国医疗美容》 2025年第7期118-124,共7页

目的应用微种植体支抗钉结合力臂杆治疗因下颌第一磨牙龋坏拔除需要近中移动下颌第二磨牙的患者,探讨矫治前后临床效果。方法对24例15~25岁因下颌第一磨牙龋坏拔除的错合畸形患者采用微种植体支抗钉结合力臂杆近中移动下颌第二磨牙向前... 目的应用微种植体支抗钉结合力臂杆治疗因下颌第一磨牙龋坏拔除需要近中移动下颌第二磨牙的患者,探讨矫治前后临床效果。方法对24例15~25岁因下颌第一磨牙龋坏拔除的错合畸形患者采用微种植体支抗钉结合力臂杆近中移动下颌第二磨牙向前,运用直丝弓矫治技术完成矫治。通过对矫治前后头颅侧位片的测量分析,评价其治疗有效性。结果24例患者实现下颌第二磨牙整体近中移动,没有发生近中倾斜或升高的现象,实现下颌第二磨牙代替第一磨牙行使功能,下颌第二前磨牙与下颌第二磨牙之间形成了良好的接触,且它们之间的间隙得到完全关闭。结论微种植体支抗钉与力臂杆的联合应用,可以有效地将下颌第二磨牙向近中方向移动,同时实现牙齿的整体移动,临床效果稳定可靠。 展开更多

关键词 微种植体支抗钉 力臂杆 近移磨牙 间隙关闭

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光学微位移测量及其在音叉受迫振动中的应用:光杠杆与干涉法集成研究

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作者 罗诣杰 唐裕棋 +4 位作者 杨家齐 张晶铭 张心远 王振 颜浩 《大学物理实验》 2025年第4期50-57,共8页

构建了一套基于光学微位移测量的音叉受迫振动实验系统,集成了光杠杆法与迈克尔逊干涉法两种经典光学测量技术。首先,介绍了光学微位移测量技术的基本原理及其高灵敏度特点,重点阐述了光杠杆法在角位移测量中的实时响应优势和干涉法在... 构建了一套基于光学微位移测量的音叉受迫振动实验系统,集成了光杠杆法与迈克尔逊干涉法两种经典光学测量技术。首先,介绍了光学微位移测量技术的基本原理及其高灵敏度特点,重点阐述了光杠杆法在角位移测量中的实时响应优势和干涉法在平动微米及亚微米级位移测量中的高分辨率与定量能力。随后,将这两种测量方法应用于音叉受迫振动的动力学研究,通过频率扫描获得了音叉的谐振频率及品质因子。实验结果表明,光杠杆法结构简便,适合动态监测振动形态,而迈克尔逊干涉法则提供了更精确的振幅量化及频率响应数据。两者配合,提升了测量的全面性和可靠性。该实验系统不仅增强了振动动力学的教学直观性,也为学生掌握光学测量技术及数据分析提供了良好平台。未来可进一步结合调制解调及电学检测方法,拓展实验的深度与广度,促进力学振动与精密测量领域的教学创新。 展开更多

关键词 微小位移测量 光杠杆 激光干涉 音叉受迫振动

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新型高g值压阻式加速度计设计 被引量：10

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作者 许高斌 花翔 +2 位作者 杜林云 马渊明 陈兴 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第10期42-46,83,共6页

提出了一种新型压阻式加速度计结构,采用微杠杆放大质量块的等效惯性力,将微杠杆结构输出端作为压敏电阻梁,采用双边对称结构设置4根差分压敏电阻梁,构成惠斯登电桥进行测量,提升灵敏度。通过有限元ANSYS与COMSOL仿真软件对结构参数进... 提出了一种新型压阻式加速度计结构,采用微杠杆放大质量块的等效惯性力,将微杠杆结构输出端作为压敏电阻梁,采用双边对称结构设置4根差分压敏电阻梁,构成惠斯登电桥进行测量,提升灵敏度。通过有限元ANSYS与COMSOL仿真软件对结构参数进行设计与优化。该加速度计量程为2000 g,具有高谐振频率294 kHz,采用微杠杆结构将应力放大2倍,交叉轴干扰较低,其应力分别为敏感轴的3.8%和4.6%,以及10倍于量程的抗过载能力。最后设计一套基于标准微机电系统(MEMS)的加工工艺流程,基于SOI技术,利用等离子体硅深加工工艺制作压阻式加速度计,并与玻璃衬底阳极键合,提高加速度计可靠性。 展开更多

关键词 压阻式 加速度计 微杠杆 惠斯登电桥 MEMS 抗过载

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基于农户尺度的甘肃省微观粮食安全影响因素分析 被引量：9

5

作者 白洁 王学恭 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2009年第3期256-260,共5页

利用甘肃省不同农业生态区17个粮食生产县农户调查数据,构建了微观粮食安全的计量经济模型,结合偏相关分析方法,探讨引起不同农业生态区微观粮食安全差异的因素。结果表明:农户土地投入对微观粮食安全有显著的负影响;种植业产业结构调... 利用甘肃省不同农业生态区17个粮食生产县农户调查数据,构建了微观粮食安全的计量经济模型,结合偏相关分析方法,探讨引起不同农业生态区微观粮食安全差异的因素。结果表明:农户土地投入对微观粮食安全有显著的负影响;种植业产业结构调整、粮食单产、粮食作物收入和粮食价格对微观粮食安全的影响显著;家庭收入水平对微观粮食安全的影响不显著。据此提出稳定和提高甘肃省微观粮食安全的相关政策建议。 展开更多

关键词 微观粮食安全 农户 甘肃省

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一种新型FBG微力传感器 被引量：7

6

作者 张智禹 于文革 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第3期70-71,75,共3页

设计并制备了一种新型微力传感器。将光纤Bragg光栅（FBG）用聚氨酯封装成柱状,将其一端固定在外壳底板上,另一端和杠杆的一端固定,通过杠杆原理起到对微力的增敏作用。当作用力在0~1.666 N变化时,该传感器的灵敏度为0.952 nm/N,是裸光... 设计并制备了一种新型微力传感器。将光纤Bragg光栅（FBG）用聚氨酯封装成柱状,将其一端固定在外壳底板上,另一端和杠杆的一端固定,通过杠杆原理起到对微力的增敏作用。当作用力在0~1.666 N变化时,该传感器的灵敏度为0.952 nm/N,是裸光纤拉力灵敏度的3.81倍。通过改变杠杆比例可以使该结构满足不同的测量范围和灵敏度。 展开更多

关键词 光纤BRAGG光栅 微力 杠杆

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太赫兹辐射的多重反射光杠杆探测方法 被引量：2

7

作者 刘晓旻 王俊俏 +3 位作者 马凤英 吴宇 梁二军 杨国光 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期2058-2062,共5页

提出了一种新型的微光学太赫兹辐射探测方法,以双材料微悬臂梁结构热探测方法为基础,通过多重反射光杠杆系统测量微结构的纵向微位移,从而实现太赫兹辐射量的测量。多重反射光杠杆探测方法微位移理论分辨率小于1 nm。搭建了微位移测量系... 提出了一种新型的微光学太赫兹辐射探测方法,以双材料微悬臂梁结构热探测方法为基础,通过多重反射光杠杆系统测量微结构的纵向微位移,从而实现太赫兹辐射量的测量。多重反射光杠杆探测方法微位移理论分辨率小于1 nm。搭建了微位移测量系统,实验结果表明,测试系统理论分辨率小于4 nm,实际分辨率优于10 nm。给出了基于该方法的太赫兹探测器设计方案和参数。因其具有良好的抗空气扰动和光束串扰能力,可以在常温下工作,适用于非制冷、实时、低成本、微小型化的太赫兹探测器和阵列式成像设备。 展开更多

关键词 太赫兹探测器 成像探测 双材料 光杠杆 微悬臂梁

原文传递

光杠杆测量原理中的近似 被引量：5

8

作者 孙文斌 胡亚华 唐园 《安徽工业大学学报（自然科学版）》 CAS 2004年第2期155-157,共3页

针对现行物理实验教材中对光杠杆测量微小长度变化的原理描述欠妥,提出利用空间解析几何的方法分析此原理,并给出了准确的表述。

关键词 光杠杆 微小伸长量 固体线胀系数

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多级光杠杆放大原理及探讨 被引量：13

9

作者 殷鹏飞 薛健 王杨 《大学物理实验》 2012年第1期20-22,共3页

改进了传统光杠杆测微位移的原理,提出了光杠杆多级放大的理念,解释了多级光杠杆的放大原理及得到了多级光杠杆的放大倍数,多级光杠杆可极大提高了微小形变的放大倍数,并得到了测量前光杠杆反射镜与调节反射镜不平行而有微小偏移与入射... 改进了传统光杠杆测微位移的原理,提出了光杠杆多级放大的理念,解释了多级光杠杆的放大原理及得到了多级光杠杆的放大倍数,多级光杠杆可极大提高了微小形变的放大倍数,并得到了测量前光杠杆反射镜与调节反射镜不平行而有微小偏移与入射光线与调节反射镜不垂直,均不会影响多级光杠杆放大倍数的结论。 展开更多

关键词 多级光杠杆 微小形变 测量

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多重反射激光光杠杆测量金属线胀系数 被引量：10

10

作者 骆敏 骆泽如 +2 位作者 陈蕾 余观夏 林杨帆 《物理实验》 2018年第7期14-16,22,共4页

提出了多重反射光杠杆测量微位移的方法.该方法利用两个相同的平面镜增加光照传播过程中的反射次数,以提高放大倍数,并用螺旋测微计来确定放大倍数.相对于传统光杠杆,该测量方法光路调节简单,待测物理量少,读数更加快捷,直观性强,灵敏度高.

关键词 线胀系数 微位移 光杠杆 多重反射 激光

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自制电感传感器测量微小位移 被引量：5

11

作者 贺水燕 蔡静 《实验室研究与探索》 CAS 2008年第2期33-35,59,共4页

制作了一个基于电感传感器原理的微小位移测量装置,将测量结果与光杠杆的测量结果相比较,发现用电感传感器测量微小位移时,灵敏度、线性度和测量范围相互制约。但在一定范围内,它的测量精度比光杠杆的更高。

关键词 微小位移 电感传感器 光杠杆

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自制差分式传感器测量微小长度 被引量：1

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作者 吴伶锡 贺水燕 蔡静 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2008年第3期75-77,共3页

根据电磁学原理和传感器技术,利用差分电感传感器将长度的微小变化转换成电压的较大变化。理论推导出微小长度的变化与外电路电压的变化关系,通过测量外电路电压的变化可计算出微小长度变化。通过实验方案的设计,制作了一个能实现以上... 根据电磁学原理和传感器技术,利用差分电感传感器将长度的微小变化转换成电压的较大变化。理论推导出微小长度的变化与外电路电压的变化关系,通过测量外电路电压的变化可计算出微小长度变化。通过实验方案的设计,制作了一个能实现以上转变的电感传感器并实施了测量,将测量结果与光杠杆的测量结果相比较,得出用差分电感传感器测量微小长度时,其测量范围与测量灵敏度是矛盾的,但在一定范围内,它的测量精度比光杠杆的更高。 展开更多

关键词 微小长度 差分传感器 光杠杆 电感

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霍尔传感器在杨氏模量测量中的应用 被引量：5

13

作者 赵国明 李大磊 《吉林化工学院学报》 CAS 2010年第2期74-76,共3页

将霍尔传感器应用于拉伸法测杨氏模量实验之中,不仅实现了力学量转化为电学量测量,提高了测量精度和测量速度,同时与光杠杆法测杨氏模量相比,还实现了动态测量——可以测出金属丝的瞬时微小位移量.这种实验方案也为普通物理实验增加了... 将霍尔传感器应用于拉伸法测杨氏模量实验之中,不仅实现了力学量转化为电学量测量,提高了测量精度和测量速度,同时与光杠杆法测杨氏模量相比,还实现了动态测量——可以测出金属丝的瞬时微小位移量.这种实验方案也为普通物理实验增加了新的教学内容. 展开更多

关键词 霍尔传感器 光杠杆 杨氏模量 微小位移

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二级杠杆式微牛级微力发生机构 被引量：1

14

作者 王勇 刘和亮 +1 位作者 刘正士 胡珊珊 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2527-2535,共9页

针对力传感器标定系统难以精确加载微牛级微力的现状,设计了一种二级杠杆式微力发生机构。首先,在比较了常用柔性铰链精度性能的基础上,介绍了微力发生机构的工作原理。然后,在考虑杆件变形和柔性铰链中心偏转的基础上,分析了各级杠杆... 针对力传感器标定系统难以精确加载微牛级微力的现状,设计了一种二级杠杆式微力发生机构。首先,在比较了常用柔性铰链精度性能的基础上,介绍了微力发生机构的工作原理。然后,在考虑杆件变形和柔性铰链中心偏转的基础上,分析了各级杠杆和各柔性铰链的受力和能量传递情况,推导了二级杠杆式微力发生机构力缩小倍数的理论计算方法,并以实现某一力缩小倍数为设计目标,据此提出了微力发生机构的优化设计方法。接着,进行有限元仿真分析,得到了不同输入力下的力值响应特性。最后搭建了微力发生机构的性能实验测试平台。结果表明,有限元分析、实验结果与理论力值间的最大误差分别为5.501%和7.391%,实验非线性误差为2.89%,可实现0～500μN的微力加载。认为力缩小倍数满足设计要求,验证了采用该优化设计方法准确设计二级杠杆式力柔顺机构、提高微力加载精度的有效性。 展开更多

关键词 微牛级微力 柔性铰链 二级杠杆式微力发生机构 有限元分析 优化设计

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一种低成本微定位平台的设计与仿真 被引量：7

15

作者 卢清华 吴志伟 +1 位作者 范彦斌 张宪民 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期585-588,609,共5页

针对半导体及微纳制造等领域对微定位系统低成本高精度的要求,根据以宏观的输入获得微观的输出、低精度驱动器输入获得高精度输出的设计思想,设计了一种基于柔性铰链差式杠杆机构的低成本微定位平台。在该平台中,通过设计位移缩放机构,... 针对半导体及微纳制造等领域对微定位系统低成本高精度的要求,根据以宏观的输入获得微观的输出、低精度驱动器输入获得高精度输出的设计思想,设计了一种基于柔性铰链差式杠杆机构的低成本微定位平台。在该平台中,通过设计位移缩放机构,将驱动器的宏观输入位移进行比例缩小,实现平台的微观输出,降低微定位平台的成本。分析了微定位平台的刚度,并根据该平台定位机构所受载荷的不同,设计了两种不同的柔性铰链。在此基础上,建立了该平台的有限元分析模型,采用ANSYS对该平台的应力进行了分析,并对该平台的输出位移进行了仿真。仿真结果证明了该微定位平台的可行性。 展开更多

关键词 微定位平台 低成本 高精度 差式杠杆机构

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一种新型精密微定位平台的设计与分析 被引量：3

16

作者 唐军 陈庭辉 +2 位作者 尹磊 秦智 杨书麟 《机械设计》 CSCD 北大核心 2019年第5期65-70,共6页

为了减小微定位平台的寄生运动,提高微定位平台的直线度,采用二级柔顺杠杆机构作为放大机构,以直梁型柔性铰链作为导向机构,设计了一种基于压电陶瓷驱动的新型精密微定位平台。根据虚功原理建立了新型精密微定位平台的理论模型,推导了... 为了减小微定位平台的寄生运动,提高微定位平台的直线度,采用二级柔顺杠杆机构作为放大机构,以直梁型柔性铰链作为导向机构,设计了一种基于压电陶瓷驱动的新型精密微定位平台。根据虚功原理建立了新型精密微定位平台的理论模型,推导了其放大倍数、刚度的计算公式;采用ANSYS Workbench对新型精密微定位平台进行了有限元仿真分析,并搭建了试验测试系统。试验结果表明:微定位平台的最大行程可以达到68.32μm,放大倍数可以达到2.02,直线度为1.19%～1.42%,误差较小。经比较分析,试验结果与理论值贴合度较高,表明二级柔顺杠杆机构响应速度快、定位精度较高。 展开更多

关键词 微定位平台 杠杆机构 虚功原理 有限元仿真

原文传递

千分表法测定金属丝的杨氏模量 被引量：4

17

作者 黄秋萍 《实验科学与技术》 2014年第1期4-5,共2页

针对传统的拉伸法测定金属丝杨氏模量实验中涉及仪器多、待测物理量多以及实验调节繁琐等问题,设计了一种用千分表测定金属丝杨氏模量的实验装置,该装置用千分表直接测量金属丝因受外力而发生的微小形变量,再通过计算获得杨氏模量值。... 针对传统的拉伸法测定金属丝杨氏模量实验中涉及仪器多、待测物理量多以及实验调节繁琐等问题,设计了一种用千分表测定金属丝杨氏模量的实验装置,该装置用千分表直接测量金属丝因受外力而发生的微小形变量,再通过计算获得杨氏模量值。用该方法测定金属丝的杨氏模量大大降低设备要求,简化测量和计算,降低实验的系统误差。 展开更多

关键词 杨氏模量 千分表 微小形变量 光杠杆

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多次反射光杠杆法测金属线胀系数的公式修正 被引量：2

18

作者 于莉莉 黄雷 +2 位作者 李茂义 马浩骢 喻孜 《大学物理实验》 2019年第6期6-8,共3页

激光射入两个平行的平面镜,会引起多次反射,基于该原理的激光光杠杆法测量微小距离具有光路简单,读数快捷等优点。但实验过程中,激光在平面镜的入(反)射点与理论分析有出入,且差别随反射次数的增加而增加,另外在反射次数较少的情况下,... 激光射入两个平行的平面镜,会引起多次反射,基于该原理的激光光杠杆法测量微小距离具有光路简单,读数快捷等优点。但实验过程中,激光在平面镜的入(反)射点与理论分析有出入,且差别随反射次数的增加而增加,另外在反射次数较少的情况下,激光的初入射角不能忽略,因此需要修正原有理论公式,避免测量微小距离时的误差。本文以金属线胀系数的测量实验为例,通过修正多次反射光杆杆法原有理论公式,分析实验数据,获得了更准确的金属线胀系数。 展开更多

关键词 线胀系数 多次反射 光杠杆 微位移

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二维微变形测试器 被引量：2

19

作者 高永全 王晓光 +1 位作者 周惠 杨翠云 《应用光学》 CAS CSCD 2001年第5期46-48,共3页

利用光电位置传感器和二维双光杠杆放大 ,能够测量出二维微小距离的变化。

关键词 二维微小距离 双光杠杆 光电二维位置传感器 二维微变形测试器 测微原理

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可变单缝衍射微小尺度测量系统研究

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作者 吕洪方 谭小平 吴铁山 《江汉大学学报（自然科学版）》 2013年第2期28-30,共3页

设计了一款基于单缝衍射原理的微小尺度测量系统。该系统利用机械杠杆将待测物体的微小尺度反映在单缝缝宽的变化上,通过对单缝衍射条纹的检测,即可得知待测物体的微小尺度。对标准塞尺的测量结果显示,该系统具有精度高、操作简便、测... 设计了一款基于单缝衍射原理的微小尺度测量系统。该系统利用机械杠杆将待测物体的微小尺度反映在单缝缝宽的变化上,通过对单缝衍射条纹的检测,即可得知待测物体的微小尺度。对标准塞尺的测量结果显示,该系统具有精度高、操作简便、测量结果可靠等优点。 展开更多

关键词 单缝衍射 微小尺度测量 杠杆

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