接触式微悬臂梁感测器之定垂直偏移量回馈控制系统装置

摘要

一种接触式微悬臂梁感测器之定垂直偏移量回馈控制系统装置包括一微悬臂梁、一微悬臂梁架、一弹性簧片、一雷射二极体驱动器、一雷射二极体、一第一反射镜、一第二反射镜、一垂直振幅偏移量检知器、一电脑处理器、一讯号减法器、一微分器、一模糊化装置、一推论引擎、一模糊推论法则库、一解模糊化装置、一待测样品、一待测样品载台、与一垂直轴压电陶瓷致动器。此一创作之主要工作原理为采用模糊控制理论，自动的调整微悬臂梁感测器之定垂直偏移量回馈控制系统之控制器输出量，藉以动态的调整接触式微悬臂梁感测器之微悬臂梁与待测样品间之接触式原子作用力，如此可以提升微悬臂梁感测器进行带测样品检测时之检测速度、精度、与便利性，此外亦可改善传统需要以人工手动调适回馈控制机制之缺点。

主权项

一种接触式微悬臂梁感测器之定垂直偏移量回馈控制系统装置，包括：一微悬臂梁，用以作为接触式微悬臂梁感测器进行待测样品检测时所采用之按触力感测器；一微悬臂梁架，用以固定微悬臂梁；一弹性簧片，用以固定微悬臂梁于微悬臂梁架；一雷射二极体驱动器，用以提供恒定电流源驱动雷射二极体，使雷射二极体于检测之过程中能保持恒定亮度；一雷射二极体，用以接收雷射二极体驱动器所馈入之恒定电流讯号，产生以微悬臂梁进行待测样品检测时所须之恒定亮度雷射光束；一第一反射镜，用以将雷射二极体所产生之检测用雷射光束反射至微悬臂梁与待测样品接触端之背面；一第二反射镜，用以接收微悬臂梁与待测样品接触端之背面所反射之雷射光束，再将此一雷射光束馈入垂直振幅偏移量检知器；一垂直振幅偏移量检知器，用以利用第二反射镜所反射之雷射光束之垂直振幅偏移量，计算微悬臂梁所受之纵向接触形式作用力；一讯号减法器，与垂直振幅偏移量检知器及中央电脑处理器相连接，用以执行垂直振幅偏移量检知器之输出讯号与中央电脑处理器之输出讯号相减之运算，且产生误差讯号；一微分器，与讯号减法器相连接，用以接收讯号减法器所输出之误差讯号，并对误差讯号进行微分之运算，产生误差微分讯号；一模糊化装置，与讯号减法器及微分器相连接，用以接收讯号减法器所馈入之误差讯号及微分器所馈入之误差微分讯号，产生模糊化之误差讯号与误差微分讯号；一推论引擎，与模糊化装置相连接，利用模糊化装置所馈入之模糊化后之误差讯号与误差微分讯号，用以推论本发明所提之定垂直偏移量回馈控制系统装置使微悬臂梁回复至定垂直偏移量所需之解模糊化装置输出电压量；一模糊推论法则库，与推论引擎相连接，用以作为推论定垂直偏移量回馈控制系统装置输出讯号之模糊法则库；一解模糊化装置，与推论引擎相连接，用以将推论引擎之推论结果进行解模糊化之运算，并将上述推论引擎之推论值对应到解模糊化装置之实际输出电压讯号，再将此一电压讯号馈入垂直轴压电陶瓷致动器；一待测样品，用以代表所有欲以接触式微悬臂梁感测器进行表面形貌检测之样品；一待测样品载台，用以作为承载待测样品之平台；一垂直轴压电陶瓷致动器，用以接收解模糊化装置所馈入之电压讯号，利用压电陶瓷之逆压电原理，产生对应性之纵向形变，此一对应性之纵向形变将同步带动待测样品进行对应性之纵向运动，使微悬臂梁维持固定之垂直偏移量。