一种基于微悬臂梁阵列的气体流动梯度检测仪的制作方法

本实用新型涉及一种检测仪，更具体地涉及一种基于微悬臂梁阵列的气体流动梯度检测仪。

背景技术：

微悬臂梁是MEMS中一个应用非常广泛的结构，微悬臂梁传感检测技术是在原子力显微镜(AFM)和微机电系统(MEMS)出现后迅速发展起来的一种新的传感技术，微梁传感器利用微梁表面上发生的反应，根据微梁表面应力发生的改变以及微梁产生弯曲变形的参数进行实时测量，由于微悬臂梁传感检测技术具有使用便捷、高灵敏度、无需标记及实时监测分析等优点，在生物医疗、化学、信息检测领域等具有重大应用前景。微悬臂梁作为一个最简单的MEMS器件近来受到广泛关注，通过激光照射微悬臂梁自由端，利用光杠杆法对每根微悬臂梁的端部位移进行放大后经过光电位置敏感探测器对信号进行探测，进而对微悬臂梁表面发生的生化反应进行研究。

已有的光纤悬臂梁检测装置是将长直光纤植入标准为通道内制作成为光纤悬臂梁，该装置的造价较高，装置庞大，集成度差，不利于广泛使用。

在显微流量检测仪(申请号：201320068093.2)中，采用单根的微悬臂梁，单根微悬臂梁检测不能测量梯度变化，并且每次只能用一根微悬臂梁进行实验，浪费了大量时间。因此，有必要开发一种能够测量气体流动梯度、扫描速度快、高灵敏度、成本不高的检测仪。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对气体流动梯度检测所存在的技术问题，提出了一种基于微悬臂梁阵列的气体流动梯度检测仪，通过同一激光束对微悬臂梁阵列的扫描，实现了高灵敏度、扫描速度快的检测目的。

本实用新型拟采用以下技术方案：

一种基于微悬臂梁阵列的气体流动梯度检测仪，其结构特征是：所述检测仪包括激光器(1)、第一平面镜(2)、音圈电机(3)、微悬臂梁(4)、夹持台(5)、第二平面镜(6)、光电位置敏感探测器(7)、数据采集卡(8)、计算机(9)、反应管道(10)，所述微悬臂梁阵列(4)安装在反应管道的夹持台(5)上，由激光器(1)发射的激光束经过第一平面镜(2)反射后透过反应管道上方照射到微悬臂梁阵列(4)尖端上，当一股气体通过时，气体从管道入口进入反应管道(10)时，气体作用在微悬臂梁上，作用在中间微悬臂梁上的作用力最大，由于在各处的流速不同所产生的推力不同，就会使微悬臂梁阵列(4)产生不同的位移，形成一定的位移梯度，经微悬臂梁阵列(4)尖端反射到第二平面镜(6)后被光电位置敏感探测器(7)接收，数据采集卡(8)采集光电位置敏感探测器(7)的输出信号，经计算机(9)进行记录和处理；所述激光器(1)与平面镜(2)之间的夹角是45°，通过音圈电机(3)带动第一平面镜(2)平行移动，使反射激光束依次从左向右或者从右向左平行式扫描微悬臂梁阵列的每个微悬臂梁自由端，使反射激光束照射到微悬臂梁自由端的位置一致，可以实现阵列扫描。所述微悬臂梁阵列(4)通过带有卡槽的夹持台(5)固定在反应管道(10)上。

有益效果：

本实用新型装置简单，利用对微悬臂梁阵列进行扫描，可以提高检测灵敏度，提高检测效率。

微悬臂梁阵列扫描时间可以依据音圈电机调节平面镜转动的速度来进行，实现平稳扫描。

系统光路结构简单，容易搭建，通过计算机处理并显示测量结果，更直观形象。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为夹持台夹持微悬臂梁阵列装置示意图。

其中，(1)激光器，(2)第一平面镜，(3)音圈电机，(4)微悬臂梁阵列，(5)夹持台，(6)第二平面镜，(7)光电位置敏感探测器，(8)数据采集卡，(9)计算机，(10)反应管道。

具体实施方式

下面结合图1，图2来进一步说明本实用新型的技术方案。图1一种基于微悬臂梁阵列的气体流动梯度检测仪，由激光器(1)，第一平面镜(2)，音圈电机(3)，微悬臂梁阵列(4)，夹持台(5)，第二平面镜(6)，光电位置敏感探测器(7)，数据采集卡(8)，计算机(9)，反应管道(10)构成，其特征是：所述检测仪包括激光器(1)、音圈电机(3)、第一平面镜(2)、微悬臂梁阵列(4)、夹持台(5)、第二平面镜(6)、光电位置敏感探测器(7)、数据采集卡(8)、计算机(9)、反应管道(10)，微悬臂梁阵列(4)安装在反应管道(10)的夹持台(5)上，当一股气体从管道入口进入反应管道(10)时，气体会对夹持台上的微悬臂梁产生推力，由激光器(1)发射的激光束经过第一平面镜(2)反射后透过反应管道上方照射到微悬臂梁阵列(4)尖端上，经过第二平面镜(6)被光电位置敏感探测器(7)接收，数据采集卡(8)采集光电位置敏感探测器(7)的输出信号，经计算机(9)进行记录和处理，通过音圈电机(3)带动第一平面镜(2)平行移动，使反射激光束依次从左向右或者从右向左平行式扫描微悬臂梁阵列的每个微悬臂梁自由端，使反射激光束照射到微悬臂梁自由端的位置一致，实现阵列扫描。

当一股气体通过时，在微悬臂梁阵列(4)中的第四根微悬臂梁上的作用力最大，使得第四根微悬臂梁的位移变化最大，对第一根至第四根微悬臂梁的作用力依次增大，使得第一至第四根微悬臂梁的位移变化依次增大，对第四至第八根微悬臂梁的作用力依次减小，使得第四至第八根微悬臂梁的位移变化依次减小，能够根据微悬臂梁阵列(4)变化位移不同呈现的位移梯度来判别流速的变化大小，测量给定时间内流量的大小。经微悬臂梁阵列中每根微悬臂梁反射后经过第二平面镜(6)被光电位置敏感探测器(7)接收，数据采集卡(8)采集光电位置敏感探测器(7)的输出信号，计算机(9)计算和处理数据采集卡(8)上的输出信号。

其特征2是：微悬臂梁阵列(4)通过带有卡槽的夹持台(5)固定在反应管道(10)上，当有气体流经时，根据微悬臂梁阵列(4)变化位移不同呈现的位移梯度可以判别流速的变化规律。

其特征3是：通过音圈电机(3)带动第一平面镜(2)平行移动，使反射激光束依次从左向右或者从右向左平行式扫描微悬臂梁阵列的每个微悬臂梁自由端，使反射激光束照射到微悬臂梁自由端的位置一致，可以实现阵列扫描。

其特征4是：经微悬臂梁阵列(4)尖端反射后照射到第二平面镜(6)后，平面镜多次反射实现对微悬臂梁偏转位移的放大，经过计算机(9)处理后，观察图像更直观形象。