以微膜生化传感器为研究对象,利用ADINA软件进行模态分析,获得了微膜生化传感器在液态介质影响下的固有频率,分析了微膜结构尺寸和吸附物对传感器动态性能的影响。研究表明:微膜生化传感器的固有频率随着微膜厚度的增大而增大,随着微膜半径的增大而减小。吸附物质量使传感器的固有频率降低,吸附物的吸附位置也对传感器的固有频率产生影响。 传感器第一阶固有频率随微膜半径变化曲线图。图4所示的是当微膜半径为70μm，微膜厚度分别为2，3，4，5，6μm时，传感器第一阶固有频率随微膜厚度变化曲线图。接触过程-数控滚圆机电动滚圆机滚弧机价格低电动滚圆机滚弧机多少钱从图3可以看出:传感器固有频率随着微膜半径的增大而减小，随着半径的继续增大，频率的变化率减小，曲线变缓;从图4可以看出:传感器固有频率随着厚度的增加而增大。图3微膜固有频率和微膜半径的关系Fi图4微膜固有频率和微膜厚度的关系吸附物质量与位置的影响利用ADINA软件集中质量单元属性模拟吸附物质量，分别计算当吸附物质量m为1×10－6，2×10－6，3×10－6g，吸附物离微膜中心距离r为10，20，30，40，50μm时的传感器第一阶固有频率， 本文由张家港弯管机网站采集网络www.wangaunjimuju.net得到的固有频率同吸附物质量和吸附位置的关系曲线如图5所示。从图5可以看出:吸附物质量使固有频率减小，固有频率随着吸附位置离微膜中心距离的增大而增大，吸附位置在微膜中心时，固有频率最低。吸附位置在微膜边缘区域比在微膜中心区域对微膜的固有频率影响更大，表现在曲线斜率更大。在不同的吸附质量条件下，相同的位置变化量对频率的改变基本相同，不同的曲线的斜率基本相同设计一种用于微创手术(MIS)的圆锥形内凹面触觉传感器,不仅可以分析接触力,辨别不同软组织的相对硬度,而且能得到软组织的材料参数,进而辨识组织和可能的组织病变。首先,建立传感器与弹性体间的接触模型;然后,根据弹性与粘弹性对应原理建立传感器与粘弹性体的接触模型,解算出剪切模量等参数信息;最后,通过实验验证了该传感器的可行性。 感器与微系统第34卷够反映出传感器与软组织材料间的时间接触过程，所以，通过分析敏感元件的输出信号，结合接触模型，传感器功能即可实现。图1传感器与组织接触F传感器工作原理传感器工作原理如图2。在传感器的顶端施加载荷P，则传感器内凹面下的软组织便会隆起类似驼峰的形状;在固定载荷作用下，“驼峰”的高度随时间缓慢上升，最终达到一个稳定的位置。在此过程中，传感器内壁分布的力敏元件依次受到变形组织的压力作用。变形量越大，则传感器中受到变形软组织压力作用的敏感元件数量就越多，对应的接触内径ai越校通过电桥电路判断各个敏感元件是否受到压力作用，从而预测ai;将相关参数代入到所建立的接触模型当中，计算得到软组织的相关材料参数，辨别待测物体间的相对硬度，同时辨识组织。图2传感器工作原理示意图Fig2Workingprincipleofsensor2传感器与软组织材料间的接触模型为获得材料属性参数，需要建立传感器顶端载荷P与该载荷所引起软组织的变形之间的关系式。由于传感器的硬度远远大于软组织，因此，将其视为刚体。根据弹性固体和粘弹性固体对应原理，先求弹性接触解，再求粘弹性接触解。2．1弹性体接触模型由图2知，接触模型包含五个参数:ai，b，P，d和h，分别代表接触内径，传感器底端半径，顶端载荷，竖直方向位移和内凹面圆锥高度。首先，将变形组织任一点的位移u(r)表示成如下形式u(r)=(d－h)+h(r/b)．(1)如图2中变形组织J点沿Y轴负方向的位移为s1+s2。其中，s1=d－h，s2=h(LBC/b)，此处的LBC为点B，C之间平行于X轴的长度，其意义同式(1)中的r。其次，根据Collins和Barber提出的关于载荷P的公接触过程-数控滚圆机电动滚圆机滚弧机价格低电动滚圆机滚弧机多少钱 本文由张家港弯管机网站采集网络www.wangaunjimuju.net