原子力声学显微镜悬臂梁接触谐振频率追踪系统

摘要

原子力声学显微镜悬臂梁接触谐振频率追踪系统主要用于快速获取原子力显微镜悬臂梁的接触谐振频率，进而实现原子力声学显微镜的快速弹性模量成像，属于无损检测领域。本发明基于原子力显微镜悬臂谐振曲线峰值对应的电压信号，控制压控振荡器输出谐振中心频率的正弦电压信号激励压电传感器的原理。主要包括与原子力声学显微镜悬臂梁的光电二极管探测器连接的有效值直流转换电路(RMS-DC)、与原子力声学显微镜的压电传感器连接的压控振荡器(VCO)，以及处理频率信号的DSP控制板。DSP控制板控制VCO输出谐振中心频率的正弦电压信号激励压电传感器，得到谐振曲线，进而得到谐振曲线的中心频率，实现了一种快速自动频率跟踪系统。

主权项

原子力声学显微镜悬臂梁接触谐振频率追踪系统，主要包括DSP控制板、与原子力声学显微镜悬臂梁的光电二极管探测器连接的有效值直流转换电路(RMS-DC)、与原子力声学显微镜的压电传感器连接的压控振荡器(VCO)，其特征在于：RMS-DC将光电二极管探测器输出的交流信号转换为直流信号，输入到DSP控制板中进行信号处理；DSP控制板处理RMS-DC输入的信号，绘制出输入信号的频率谱，得到悬臂梁的中心频率；VCO作为与样品耦合的压电传感器的信号激励源，根据DSP控制板输入的控制信号，产生3kHz～3MHz的正弦波扫频到压电传感器；而且，DSP控制板根据得到的中心频率，输出一个反馈信号也至VCO，该信号调整VCO来调节振动的中心频率以维持悬臂梁响应曲线位于谐振中心。