基于玻璃基納米孔拉伸系統(tǒng)的驅(qū)動控制與測試研究.pdf

1、第三代DNA測序儀的基礎(chǔ)設(shè)備是擁有納米級通道的納流體器件。本課題在國家自然科學(xué)基金及國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目(973計劃)支持下，力求制造出基于玻璃毛細(xì)管的5nm以下的三維納通道。而作為近年興起的一種新概念微特電機(jī)，直線超聲電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)迅速、分辨率高、斷電自鎖以及無電磁干擾等優(yōu)點，非常適合作為高精度定位系統(tǒng)中的的運動平臺。因此，本文以直線超聲電機(jī)為精密運動平臺，激光器為加熱裝置，光柵尺位移傳感器為平臺位移反饋裝置搭建了玻璃

2、基納米孔拉伸系統(tǒng)，探究了玻璃基納米孔拉伸制造的可行性。
　　針對拉伸系統(tǒng)，本文完成了其控制與測試模塊的軟硬件設(shè)計：以Altera公司的FPGA（型號為EP4CE22E22C8）為核心，采用基于Nios II軟核的SOPC技術(shù)，將用于電機(jī)調(diào)速的PWM信號驅(qū)動器、處理器、系統(tǒng)外設(shè)、光柵編碼計數(shù)器模塊和串口通信模塊集成在了FPGA中，并針對拉伸系統(tǒng)編寫了相應(yīng)的控制與測試程序，實現(xiàn)了對拉伸系統(tǒng)中各個裝置的控制與觀測。
　　驅(qū)動控制器

3、設(shè)計完成后，本文進(jìn)行了以下測試與實驗：測試了兩相PWM驅(qū)動信號的頻率、相位和占空比對超聲電機(jī)速度的影響，根據(jù)結(jié)果比較了各種調(diào)速方法的優(yōu)劣；測試了直線超聲電機(jī)運動平臺的精度，測得的平臺最小步距是50nm，平臺定位精度可以達(dá)到0.5μm，精度測試展現(xiàn)出了超聲電機(jī)在精密定位系統(tǒng)中的優(yōu)勢；對毛細(xì)玻璃管進(jìn)行了拉伸實驗，測試了用于調(diào)控激光器的PWM信號的占空比，以及激光加熱時間和超聲電機(jī)加速度對拉伸后玻璃管的內(nèi)、外徑的影響，并成功地拉制出了內(nèi)徑達(dá)0