Детальная информация

Название: Макромасштабная модель нанорезонатора: выпускная квалификационная работа магистра: направление 15.04.03 «Прикладная механика» ; образовательная программа 15.04.03_01 «Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг»
Авторы: Щербина Василий Александрович
Научный руководитель: Штукин Лев Васильевич
Другие авторы: Черемская Ирина Александровна
Организация: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Институт прикладной математики и механики
Выходные сведения: Санкт-Петербург, 2020
Коллекция: Выпускные квалификационные работы; Общая коллекция
Тематика: резонатор; графен; макромасштабная модель; датчик массы; resonator; graphene; macroscale model; mass sensor
Тип документа: Выпускная квалификационная работа магистра
Тип файла: PDF
Язык: Русский
Уровень высшего образования: Магистратура
Код специальности ФГОС: 15.04.03
Группа специальностей ФГОС: 150000 - Машиностроение
Ссылки: Отзыв руководителя; Рецензия; Отчет о проверке на объем и корректность внешних заимствований
DOI: 10.18720/SPBPU/3/2020/vr/vr20-4773
Права доступа: Доступ по паролю из сети Интернет (чтение)
Дополнительно: Новинка; Все документы
Ключ записи: ru\spstu\vkr\15990

Разрешенные действия:

Действие 'Прочитать' будет доступно, если вы выполните вход в систему или будете работать с сайтом на компьютере в другой сети

Группа: Анонимные пользователи

Сеть: Интернет

Аннотация

Открытые в последнее время новые технологии и материалы способствуют разработке принципиально новых наноэлектромеханических систем (НЭМС), в частности, наномеханических резонаторов (НМР). Их уникальные свойства позволяют создавать сверхчувствительные измерительные приборы. Одним из распространенных применений НМР является их использование в качестве детекторов массы. Для этого применения отлично подойдут тонкослойные резонаторы на базе углеродных наноструктур, в частности, графена. Целью данной работы является изготовить макромасштабную модель однослойного графенового НМР в качестве датчика массы. Достоинство НМР из графена – его малая масса, что делает его чрезвычайно чувствительным сенсором при детектировании массы. Основной недостаток – это низкая добротность. Для повышения точности в работе рассматривается способ, основанный на определении частоты срыва нелинейных колебаний. В ходе работы было предложено и реализовано точное измерение частоты срыва резонатора по разностным кривым, показано, что она хорошо подходит для определения добавленной массы. Изготовленная макромодель нанорезонатора позволяет отработать различные алгоритмы измерения массы. Проведённые численные и натуральные эксперименты на макромодели показали сходство в нелинейном поведении с экспериментами с графеновыми резонаторами. Благодаря возможности простой, точной регулировки и режиму автоматизированного съема резонансных кривых, макромодель позволяет легко снять характеристику резонатора как детектора массы, также может помочь рассмотреть различные схемы резонаторов и уточнить влияние их различных параметров, чтобы дать рекомендации при изготовлении графенового детектора массы для повышения его точности и стабильности, получения возможности отстроиться и предусмотреть появление паразитных резонансов от опор или провалов от высших собственных форм.

Recently discovered new technologies and materials contribute to the development of fundamentally new nanoelectromechanical systems (NEMS), in particular, nanomechanical resonators (NMR). Their unique properties allow you to create ultra-sensitive measuring devices. One of the common uses of NMR is their use as mass detectors. Thin-layer resonators based on carbon nanostructures, in particular, graphene, are ideal for this application. The purpose of this work is to make a macroscale model of a single-layer graphene NMR as a mass sensor. The advantage of graphene NMR is its low mass, which makes it an extremely sensitive sensor in the mass detection. The main disadvantage is the low quality factor. To increase the accuracy, a method based on the determination of the resonant frequency of nonlinear oscillations is considered. In the course of the work, an accurate measurement of the breakdown resonant frequency from difference curves was proposed and implemented; it was shown that it is well suited for determining the added mass. The constructed macro-model of a nanoresonator allows working out various algorithms for measuring mass. The numerical and natural experiments performed on macro-model showed similarities in the nonlinear behavior with experiments with graphene resonators. It is simple and precisely adjusted, has the mode of an automatic resonant curve, the macromodel makes it easy to take the resonant and mass detector characteristics, it can also help to consider various resonator circuits and clarify the influence of their various parameters to give recommendations in the manufacture of a graphene mass detector to increase its accuracy and stability, gaining the ability to tune out and provide for the appearance of spurious resonances from supports or dips from higher proper forms.

Права на использование объекта хранения

Место доступа Группа пользователей Действие
Локальная сеть ИБК СПбПУ Все Прочитать
Интернет Авторизованные пользователи СПбПУ Прочитать
Интернет Авторизованные пользователи (не СПбПУ)
-> Интернет Анонимные пользователи

Статистика использования

stat Количество обращений: 0
За последние 30 дней: 0
Подробная статистика