压电陶瓷拨爪电机驱动特性研究

利用PCI-7484数据采集卡、光栅和加速度传感器等构建了压电陶瓷拨爪电机驱动测试系统,对其驱动特性进行了实验性分析研究,得到了压电陶瓷拨爪电机交流驱动模式所产生附加振动的规律以及直流工作模式下的纳米级驱动特性曲线,从而为进一步提高压电陶瓷拨爪电机驱动系统的控制精度提供了参考依据。     

紫外纳秒激光加工金刚石微槽工艺参数优化研究

金刚石微槽在微电子散热器件和光学器件等领域都有非常大的潜在应用价值。系统研究了激光脉冲能量、扫描速度、扫描次数、重复频率和离焦量对金刚石微槽形貌、微槽宽度、微槽深度及微槽深度与宽度的比值的影响规律。研究结果表明,金刚石微槽的深度与激光脉冲能量、扫描次数呈正相关,随着激光脉冲能量和扫描次数的增大,微槽深度逐渐增加,并且当激光脉冲能量达到200μJ,扫描次数增加到30时,微槽深度趋于稳定;金刚石微槽的深度与扫描速度呈负相关,当扫描速度为5 mm/s时,可获得深度较大的微槽;微槽的深度随着激光重复频率的增大而增加,当激光重复频率达到60 kHz时,微槽的深度趋于稳定。当离焦量从负值变化到正值时,微槽的深度先增加后减小,当离焦量为-1 mm时,微槽的深度达到最大。在激光脉冲能量为200μJ,扫描速度为5 mm/s,扫描次数为30,重复频率为60 kHz,离焦量为-1 mm的优化参数下,能够获得微槽深度与微槽宽度的比值大于12的金刚石微槽。     

小波滤波及奇异性分析在三维表面形貌评定中的应用

在机械加工领域,表面信息对于表面加工的指导作用至关重要。相对于表面二维信息,三维表面结构信息更能充分反映加工表面的实际特征,是热点研究问题。由于测量仪器的机械传动系统和测量环境等震动因素的存在,接触式测量方法得到的表面信号往往包含震动带入的误差信号,而这些信号存在其自身特点——奇异性特征。目前,小波变换是用于信号处理的有效工具。为透彻分析表面信号并剔除震动误差信号,本文介绍了通过小波变换对奇异信号进行检测的原理,并且给出了具体算法。在实验中利用该方法对表面测量信号进行预处理,并用小波滤波将表面结构分解得到粗糙度尺度轮廓,对其三维典型参数进行了计算,并与高斯滤波得到的粗糙度评定参数进行了比对。计算和比对表明小波奇异性分析是有效的,可得到更加合理的评定结果。     

硬脆性材料用柔性磨具研磨的加工表面粗糙度建模

通过分析磨粒与工件表面的作用过程,建立了硬脆性材料柔性磨具加工表面粗糙度的理论预测模型.以橡胶结合剂金刚石研磨盘为柔性磨具、蓝宝石衬底为工件,在不同弹性模量、磨粒浓度、磨粒粒度和研磨压力下开展研磨试验,将不同研磨条件下的表面粗糙度试验值与理论预测值进行比较,发现试验结果与理论模型预测结果的趋势一致,且预测误差为7.71...     

基于DMD的并行共焦图像处理方法研究

在并行共焦测量中,用于构造点光源阵列的光分束器件普遍存在参数固化、对不同测量对象适应性较差的缺点。将数字微镜器件（DMD）作为光分束器件应用于并行共焦测量,可以控制DMD构造柔性化点光源阵列,应对不同的测量场合。推导了DMD的空间光调制模型,规避了“泰伯效应”对并行共焦测量的影响,设计了可抑制光点横向漂移的远心光路,构建了基于DMD的并行共焦测量装置,对比了两种不同的并行共焦图像处理方法。实验结果表明,在没有设置高数值孔径物镜组的情况下,测量装置的纵向分辨率受到一定影响,但所设计的图像处理程序能够快速、准确地获取被测物面的形貌特征。     

激光诱导等离子体加工蓝宝石微结构及其润湿性

激光诱导等离子体刻蚀技术在蓝宝石表面微结构制作方面具有独特的优势。通过控制变量法研究了激光能量密度、靶材和蓝宝石之间的距离和扫描速度对激光诱导等离子体加工蓝宝石微槽的微观形貌和几何尺寸的影响规律。通过正交试验研究了激光诱导等离子体工艺参数对蓝宝石表面微结构接触角的影响,发现扫描线间距对接触角的影响最大,靶材和蓝宝石之间的距离和激光能量密度次之,扫描速度的影响最小。当激光能量密度为6.3 J/cm²,扫描线间距为200μm,靶材和蓝宝石之间的距离为150μm,扫描速度为10 mm/s时,蓝宝石表面微结构的接触角为136°,表现出良好的疏水性;当激光能量密度为7.4 J/cm²,扫描线间距为50μm,靶材和蓝宝石之间的距离为100μm,扫描速度为5 mm/s时,蓝宝石表面微结构的接触角为29°,具有较好的亲水性,并且长时间放置后表面接触角基本保持不变。通过扫描电镜观察发现,蓝宝石表面的微结构上分布着许多纳米颗粒,这些微纳结构共同影响蓝宝石的润湿性。     

同轴激光辅助电纺射流检测

针对静电纺丝射流直径小、速度快,不易检测的难题,提出一种带同轴激光辅助的静电纺丝射流检测方法。基于光波导传输原理,激光经由光纤传导到同轴针内针出口处与纺丝射流耦合,有效增强了射流与背景的对比度。结合图像处理技术,对比分析有激光辅助和无激光辅助的静电纺丝射流图像的演变规律,并在此基础上探索辅助激光的最佳功率。实验结果表明,同轴激光辅助有助于增强射流的可检测性,最适于射流检测的激光功率为4 mW;在射流稳定阶段,有光辅助下射流平均可视化长度为10.79 mm,无光辅助射流平均可视化长度为5.68 mm,有光辅助下射流可视化长度平均提升了89.81%;对于细小射流,有光辅助下射流平均可视化长度为5.36 mm,无光辅助射流平均可视化长度为3.33 mm,有光辅助下射流可视化长度平均提升了60.74%。因此,引入同轴激光能有效提高静电纺丝射流的可检测性,为微纳喷印的实时检测提供了一种新思路。     

蓝宝石衬底损伤层厚度和折射率的椭偏测量

为了定量测量蓝宝石衬底在化学机械抛光过程中产生的损伤层厚度d和折射率n,提出了一种光谱椭偏测量法。首先,测量蓝宝石衬底反射光谱（波长范围：250~1650 mm）偏振态的改变量（即振幅比和相位差）：然后,通过光学建模和测量数据反演,获得损伤层d和n。实验研究了Al,0。和SiO,两种磨料加工蓝宝石衬底损伤层d和n的变化趋势,前者d呈现波动趋势且最小值（约1.4mm）出现在40min左右,后者d持续下降,在20min接近1mm;二者损伤层n均小于蓝宝石晶体n。另外,实验和仿真分析结果表明相位差与厚度变化趋势一致,因无需建模反演,可作为快速表征损伤层 d变化趋势的参量。总之,所提方法作为光学无损测量模式,适用于加工过程监测。