基于虚拟仪器的薄膜材料拉伸测试系统.pdf

《基于虚拟仪器的薄膜材料拉伸测试系统.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、134传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第4期?＼))前沿技术、0基于虚拟仪器的薄膜材料拉伸测试系统邢星，朱玉田，吴强，黄海涛(同济大学机械工程学院上海201804)摘要：光致弯曲薄膜材料在微机电系统中有着巨大的应用前景，而材料基本物理参数的测试是重要的基础性工作。鉴于现有的薄膜材料拉伸测试机不能满足微尺度条件下的测试需要或者较为昂贵，设计出一种薄膜材料拉伸测试系统，能够精确均匀加载，并运用LabVIEW编程设计出拉伸测试虚拟仪器，实现数据采集、分析、处理和存

2、储，以及控制信号输出。该系统具有分辨率高的优点，位移分辨率和力分辨率分别可达1m和lmN，满足了微小尺度薄膜试验的需要。关键词：拉伸测试；薄膜材料；力学性能；虚拟仪器中图分类号：TP271．4文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)04-0134-03TensiletestsystemOfthin-filmmaterialbased0n-·l-·』带virtualinstrumentsXINGXing，ZHUYu-tian，WUQiang，HUANGHai—tao(SchoolofMechanicalEngineeri

3、ng，TongjiUniversity，Shanghai201804，China)Abstract：Light·inducedthin—filmmaterialshavegreatpotentialvalueinmicro—electro·mechanical—system(MEMS)andtestsofthebasicphysicalparametersofthin—filmmaterialareimportantfoundationalwork．whereasthepresenttensilemachinesinthemarke

4、taretooexpensiveandcannotmeetthemeasurementneedsundermicrodimensions，atensiletestsystemofthinfilmmaterialisdesignedwhichcanactivatepreciseandsteadyload．AndatensiletestvirtualinstrumentisprogrammedbyhbVIEWtocollect，analyze，processandstorethosedatain．tests，andoutputcontr

5、olsignals．Thissystemhastheadvantageofhighresolutionof1IxmandlmN，therebysatisfyingtheneedofthemicro—dimensiontests．Keywords：tensiletest；thin-filmmaterial；mechanicalproperty；virtualinstrument0引言致弯曲薄膜材料尺寸较小，而且，形状不规则的特点，有必光致弯曲薄膜材料的研究近年来取得了突破性进要开发出一种结构简单并能够满足测试精度和试验需要的展，其所具

6、有的独特优点，如，传递功率大、非接触、快速、薄膜材料基本物理参数测试设备，对光致弯曲材料在精确、易操控、清洁等使其成为微机电系统(MEMS)重要MEMS的应用后续研究也具有重要的意义。的驱动材料。而薄膜材料的基本物理力学特性是决定微1系统原理型结构性能的重要参数，是MEMS设计中不可或缺的数系统原理结构如图1所示，采用步进电机作为驱据】。微小薄膜材料的力学特性难以用常规的方法测动力的来源，中间采用精密定位平台的传动机构来实现薄试，存在许多困难J：1)试样的尺寸比较小，试样的安膜拉伸加载；采用位移检测装置来测量夹具间的位移变化，装、对

7、准非常困难；2)所需要采用的测量技术精度要求从而间接获得薄膜试件的伸长量；采用力传感器来测量薄高；3)试样所能承受的最大载荷较小，难以设计出合适膜试件所承受的拉伸载荷；采用数据采集卡将力和位移传的夹具。感器的输出信号采集到计算机中，并通过虚拟仪器对采集目前，市场上大部分装置机构比较复杂，所需的设备都到的数据进行分析、处理和结果表达。同时，虚拟仪器还可比较昂贵，并且，有些方法能够测量的试样的尺寸比较大，以通过数据采集卡来控制步进电机的转速和转向，实现薄不能满足微尺度条件下材料基本物理参数的测试。针对光膜试件的加载。收稿日期：2009-

8、08--09}基金项目：国家“863”计划资助项目(2007AA03Z105)第4期邢星，等：基于虚拟仪器的薄膜材料拉伸测试系统135摩擦。大大降低运动摩擦阻力，具有高定位精度和重复定位精度，能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。