1、品質因數(shù)低是制約諧振式微質量傳感器應用于阻尼環(huán)境測量的重要因素。與傳統(tǒng)的線彈性諧振式微質量傳感器不同，本文提出借助非線性結構參激振動分岔跳躍現(xiàn)象來避免阻尼影響品質因數(shù)的思想，引入壓電材料作為驅動單元，建立了基于線彈性與預應力結構組合的壓電式微質量傳感器設計模型，實現(xiàn)了微質量稱重與閾值感應開關的功能集成，研究了非線性結構參激振動力學特性，分析了激勵幅值、頻率和微質量吸附位置對傳感器微質量感應閾值和靈敏度的影響，具體工作包括：
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2、1）研究了非線性預應力雙穩(wěn)態(tài)余弦梁結構的動態(tài)特性，分析了軸壓位移、激勵載荷和余弦梁構型對結構參激分岔特性的影響，提出了基于激勵幅值變換的余弦梁分岔頻率調(diào)節(jié)方法，為非線性微質量傳感器的設計提供了重要支撐。
　　（2）利用線性和預應力雙穩(wěn)態(tài)組合結構的參激振動分岔現(xiàn)象，設計了壓電驅動的非線性稱重型微質量傳感器，建立了傳感器吸附微質量前后非線性余弦梁分岔頻率的偏移量與微質量的對應關系，得到了其探測靈敏度和品質因數(shù)。設計了線性彈性梁尺寸為長

3、58.0mm，寬4.0mm，厚為0.2mm，雙穩(wěn)態(tài)余弦梁的跨度為22.0mm的新型分岔式微質量傳感器，其靈敏度和品質因數(shù)分別為542.0Hz/g和192，較同尺寸線性諧振式微質量傳感器的靈敏度和品質因數(shù)提升了3.31倍和6.91倍。研究了電壓激勵幅值和吸附質量位置對分岔頻率的影響關系，得到了具有最高靈敏度的吸附膜位置。
　?。?）利用預壓雙穩(wěn)態(tài)梁結構的閾值跳躍現(xiàn)象，設計了具有質量閾值感應功能的新型微質量開關，即利用傳感器響應幅值的

4、突變現(xiàn)象檢測微小質量閾值。當外界附加質量達到閾值時，壓電驅動雙穩(wěn)態(tài)梁結構發(fā)生幅值突變，研究了激勵載荷（幅值、頻率）和微質量吸附位置對開關最小感應閾值的影響關系。在與稱重傳感器相同的幾何尺寸下，微質量開關的最小探測閾值為0.2mg。
　?。?）非線性微質量傳感器的實驗驗證，制備了傳感器實驗樣件，搭建了包括壓電激勵系統(tǒng)、激光位移傳感器、Labview和計算機組成的微質量檢測系統(tǒng)，實驗測到傳感器的稱重靈敏度為575.0Hz/g，作為微質