CN114923986B - 测量柔性薄膜模量和密度的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种测量柔性薄膜模量和密度的装置及方法、电子设备和存储介质,包括:基座、条带、传感器、拉伸驱动器、振动驱动器、计算机设备。条带两侧用于固定待测薄膜。在两种振动模态下,传感器测量条带的振动频率,计算机设备基于两种振动模态确定所述待测薄膜的模量及密度;使得待测薄膜的模量、密度解耦,并且可以同时测量出模量和密度,提高了测量效率。而且,振动驱动器可以在拉伸驱动器的配合下使所产生的两种振动模态在受力方向上有所区别,使得所产生的振动模态更全面,对于确定待测薄膜的模量、密度更具有说服力,也使得本公开实施例中的装置测量的待测薄膜的模量、密度更准确,进而为对材料性质的研究提供更准确的定量数据。
Description
技术领域
本公开涉及测量领域,尤其涉及一种测量柔性薄膜模量和密度的装置及方法、电子设备和存储介质。
背景技术
柔性电子是将无机/有机器件附着于柔性衬底上,形成电路的技术。柔性电子具有轻、薄、柔、小等诸多优点,在医疗健康和重大装备等方面具有广泛应用前景。柔性电子的上述优点归因于所采用衬底为柔软薄膜材料。
在对于材料的研究中,确定材料在各条件下的物理性质是材料研究的基础,也是一个重要的研究方向。因此,在诸如相变、水合和化学反应等过程中,通过实时获得薄膜物理性质,才可以洞察出薄膜材料的性质。
通常,在结构振动中,可以确定多个表征材料性质的材料参量(例如:密度、模量)相互耦合后与该结构振动的关系,却难以将这些材料参量解耦。这也是材料研究中的一个障碍。
发明内容
有鉴于此,本公开提出了一种测量柔性薄膜模量和密度的方案。通过本公开可以使柔性薄膜的模量和密度解耦,提高获得柔性薄膜模量、密度的准确性,为对材料研究提供定量数据。
根据本公开的一方面,提供了一种测量柔性薄膜模量和密度的装置,所述装置包括:座、条带、传感器、拉伸驱动器、振动驱动器、计算机设备,其中:
所述条带两端各具有一个固定节点,所述固定节点将所述条带固定于所述基座上,所述条带两侧用于固定待测薄膜;
所述条带与所述传感器连接,所述传感器用于测量所述条带的振动频率,所述固定节点能够固定在所述基座的任一位置上;
所述基座与所述拉伸驱动器连接,所述拉伸驱动器用于对所述基座进行拉伸;
所述振动驱动器与所述条带接触,用于使所述条带产生至少两种振动模态;
计算机设备,用于基于所述两种振动模态确定所述待测薄膜的模量及密度。
在本公开实施例中,振动驱动器可以使得条带产生至少两种振动模态。传感器可以分别测定在这两种振动模态下条带的振动频率。然后,计算机设备可以基于两种振动模态下条带的振动频率确定出待测薄膜的模量及密度,使得待测薄膜的模量、密度解耦,并且可以同时测量出模量和密度,提高了测量效率。而且,振动驱动器可以在拉伸驱动器的配合下使所产生的两种振动模态在受力方向上有所区别,使得所产生的振动模态更全面,对于确定待测薄膜的模量、密度更具有说服力,也使得本公开实施例中的装置测量的待测薄膜的模量、密度更准确,进而为对材料性质的研究提供更准确的定量数据。
在一种可能的实现方式中,所述装置包括:
在所述基座未被拉伸的情况下,在所述条带处于第一固定状态下,所述振动驱动器产生振动以使所述条带产生第一振动模态;所述第一固定状态包括:所述条带一端的固定节点固定在第一预设位置上,所述条带另一端的固定节点固定在第二预设位置上,在所述基座未做拉伸的情况下,所述第一预设位置与所述第二预设位置之间的距离与所述条带长度相等。
这样条带在振动时可以尽量不受到来自振动驱动器以外的力的干扰,为后续测量待测薄膜的模量、密度提供一种标准的振动模态,有利于提高所确定的模量、密度的准确度。
在一种可能的实现方式中,所述装置包括:
在所述基座被拉伸的情况下,在所述条带处于第二固定状态下,拉伸驱动器释放基座,使所述基座恢复原状,并且振动驱动器产生振动以使所述条带产生第二振动模态,所述第二固定状态包括:所述条带一端的固定节点固定在第一预设位置上,所述条带另一端的固定节点固定在第三预设位置上,在所述基座被拉伸的情况下,所述第一预设位置与所述第三预设位置之间的距离与所述条带长度相等。
这样条带在振动时可以尽量不受到来自振动驱动器、拉伸驱动器以外的力的干扰,为后续测量待测薄膜的模量、密度提供另一种标准的振动模态,有利于提高所确定的模量、密度的准确度。
在一种可能的实现方式中,所述装置包括:
在所述第一振动模态下,所述传感器分别测量未固定所述待测薄膜的条带的第一振动频率、固定所述待测薄膜后的条带的第二振动频率;
在所述第二振动模态下,所述传感器分别测量未固定所述待测薄膜的条带的第三振动频率、固定所述待测薄膜后的条带的第四振动频率。
本公开实施例的装置通过测量条带在两种模态的振动频率,便可以确定出待测薄膜的模量和密度。无需测量其他参量,简化了步骤,提高了确定待测薄膜的模量和密度的效率。由于用于计算待测薄膜模量、密度的参量类型单一、参量数量少,降低了由于测量参量时产生的误差对于模量、密度准确度的影响,提高了确定的模量、密度的准确度。
根据本公开的另一方面,提供了一种测量柔性薄膜模量和密度的方法,所述方法包括:
在第一振动模态下,测量未固定待测薄膜的条带的第一振动频率,以及固定所述待测薄膜后的条带的第二振动频率;
在第二振动模态下,测量未固定所述待测薄膜的条带的第三振动频率,以及固定所述待测薄膜后的条带的第四振动频率;
基于所述第一振动频率、所述第二振动频率、所述第三振动频率、所述第四振动频率,确定所述待测薄膜的模量及密度。
在一种可能的实现方式中,所述基于所述第一振动频率、所述第二振动频率、所述第三振动频率、所述第四振动频率,确定所述待测薄膜的模量及密度,包括:
基于所述第一振动频率、所述第二振动频率,确定在第一振动模态下,固定所述待测薄膜后的条带相对于未固定所述待测薄膜的条带对于振动频率的变化的第一频率影响量;
基于所述第三振动频率、所述第四振动频率,确定在第二振动模态下,固定所述待测薄膜后的条带相对于未固定所述待测薄膜的条带对于振动频率的变化的第二频率影响量;
根据所述第一频率影响量、所述第二频率影响量、第一密度影响量、第二密度影响量、第一模量影响量、第二模量影响量,确定所述待测薄膜的模量及密度;
所述第一密度影响量、所述第一模量影响量为预设的所述第一振动模态下的预设数值、所述第二密度影响量、所述第二模量影响量为预设的所述第二振动模态下的预设数值。
在一种可能的实现方式中,所述方法还包括:
将所述待测薄膜按照所述待测薄膜的长度方向剖开,获得两个被剖薄膜,所述被剖薄膜的厚度是所述待测薄膜厚度的二分之一;
将两个被剖薄膜分别固定在所述条带的同一位置的上、下两侧。
这样可以在发生振动时,使待测薄膜受力较均匀,减小因受力不均匀对所产生的振动模态的干扰,产生出与预期较为契合的振动模态。
根据本公开的另一方面,提供了一种测量柔性薄膜模量和密度的装置,包括:
第一振动频率测量单元,用于在第一振动模态下,测量未固定待测薄膜的条带的第一振动频率,以及固定所述待测薄膜后的条带的第二振动频率;
第二振动频率测量单元,用于在第二振动模态下,测量未固定所述待测薄膜的条带的第三振动频率,以及固定所述待测薄膜后的条带的第四振动频率;
模量及密度确定单元,用于基于所述第一振动频率、所述第二振动频率、所述第三振动频率、所述第四振动频率,确定所述待测薄膜的模量及密度。
在一种可能的实现方式中,所述模量及密度确定单元,包括:
第一频率影响量确定单元,用于基于所述第一振动频率、所述第二振动频率,确定在第一振动模态下,固定所述待测薄膜后的条带相对于未固定所述待测薄膜的条带对于振动频率的变化的第一频率影响量;
第二频率影响量确定单元,用于基于所述第三振动频率、所述第四振动频率,确定在第二振动模态下,固定所述待测薄膜后的条带相对于未固定所述待测薄膜的条带对于振动频率的变化的第二频率影响量;
模量及密度确定子单元,用于根据所述第一频率影响量、所述第二频率影响量、第一密度影响量、第二密度影响量、第一模量影响量、第二模量影响量,确定所述待测薄膜的模量及密度;
所述第一密度影响量、所述第一模量影响量为预设的所述第一振动模态下的预设数值、所述第二密度影响量、所述第二模量影响量为预设的所述第二振动模态下的预设数值。
根据本公开的另一方面,提供了一种电子设备,包括:处理器;用于存储处理器可执行指令的存储器;其中,所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时,实现上述方法。
根据本公开的另一方面,提供了一种非易失性计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序指令,其中,所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。
根据本公开的另一方面,提供了一种计算机程序产品,包括计算机可读代码,或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质,当所述计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时,所述电子设备中的处理器执行上述方法。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明,本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面,并且用于解释本公开的原理。
图1a示出根据本公开一实施例的测量柔性薄膜模量和密度的装置的平面示意图。
图1b示出根据本公开一实施例的测量柔性薄膜模量和密度的装置的剖面示意图。
图2示出根据本公开一实施例的测量柔性薄膜模量和密度的装置的条带的固定位置的示意图。
图3示出根据本公开一实施例的在条带上固定待测薄膜的示意图。
图4示出根据本公开一实施例的测量待测薄膜模量和密度的装置使条带产生的振动模态的示意图。
图5示出根据本公开一实施例的测量柔性薄膜模量和密度的方法的流程图。
图6示出根据本公开一实施例的测量柔性薄膜模量和密度的装置的框图。
图7示出根据本公开一实施例的电子设备的框图。
图8示出根据本公开另一实施例的电子设备的框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外,为了更好的说明本公开,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解,没有某些具体细节,本公开同样可以实施。在一些实例中,对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述,以便于凸显本公开的主旨。
图1a示出根据本公开一实施例的测量柔性薄膜模量和密度的装置的平面示意图。图1b示出根据本公开一实施例的测量柔性薄膜模量和密度的装置的剖面示意图。如图1a、图1b所示,该装置包括:基座11、条带12、传感器13、拉伸驱动器14,14’、振动驱动器15(在图1b中未示出)、计算机设备16在(图1b中未示出)。
条带12两端各具有一个固定节点17,17’,该固定节点17,17’可以将条带12固定在基座11的任一位置上。在垂直于该基座的方向上,条带面向基座的一面和条带背向基座的一面可以用于固定待测薄膜。
待测薄膜可以为柔性薄膜。待测薄膜的长度可以小于条带的长度。本公开实施例可以将待测薄膜沿长度的方向与条带12沿长度的方向设置为一致。待测薄膜、条带12的材质可以是均匀的,因此,可以将待测薄膜的几何中心定义为第一中心,将条带12的几何中心定义为第二中心。在垂直基座11的方向上,可以将第一中心与第二中心对齐,以此确定待测薄膜固定在条带12上的位置。
待测薄膜的宽度可以与条带12的宽度相同。
条带12与传感器13连接,传感器13用于测量条带12的振动频率。
基座11与拉伸驱动器14,14’连接。拉伸驱动器14,14’可以分别连接基座11两侧,用于对基座进行拉伸;拉伸驱动器14,14’亦可以释放基座11,使基座11从被拉伸状态恢复到原状。
基座11在拉伸驱动器14,14’的作用下可以产生多种拉伸状态。
示例性地,将垂直于基座11的方向定义为X轴方向;在基座11所在的平面上,将垂直于条带的方向定义为Y轴方向,将平行于条带的方向定义为Z轴方向。
例如,拉伸驱动器14,14’可以分别沿Z轴,将基座11向背向基座11中心的方向拉伸,使基座11沿Z轴被拉伸。
例如,拉伸驱动器14固定住基座11的一侧,拉伸驱动器14’沿Z轴,向背向基座11中心、且向拉伸驱动器14’所在的方向,拉伸基座11的另一侧,使得基座11沿Z轴被拉伸。反之,拉伸驱动器14’固定基座11的一侧,拉伸驱动器14沿Z轴,向背向基座11中心、且向拉伸驱动器14所在的方向,拉伸基座11的另一侧,亦可以使得基座11沿Z轴被拉伸。
振动驱动器15与条带12接触,可以使条带12产生至少两种振动模态。这里的振动模态,可以完全由振动驱动器15驱动条带12产生,也可以由振动驱动器15驱动条带12,配合拉伸驱动器15拉伸基座11而产生。
传感器13与计算机设备16连接,计算机设备16用于获得传感器13采集的数据,并基于两种振动模态下的数据确定待测薄膜的模量和密度。
在本公开实施例中,振动驱动器可以使得条带产生至少两种振动模态。传感器可以分别测定在这两种振动模态下条带的振动频率。然后,计算机设备可以基于两种振动模态下条带的振动频率确定出待测薄膜的模量及密度,使得待测薄膜的模量、密度解耦,并且可以同时测量出模量和密度,提高了测量效率。而且,振动驱动器可以在拉伸驱动器的配合下使所产生的两种振动模态在受力方向上有所区别,使得所产生的振动模态更全面,对于确定待测薄膜的模量、密度更具有说服力,也使得本公开实施例中的装置测量的待测薄膜的模量、密度更准确。
图2示出根据本公开一实施例的测量柔性薄膜模量和密度的装置的条带的固定位置的示意图。
在一种可能的实现方式中,在基座11未被拉伸的情况下,条带12的一端的固定节点17固定在第一预设位置上,令条带12处于平整的状态下,自然的放置于基座11上,条带12另一端的固定节点17’固定在基座上。将固定节点17’所固定的位置定义为第二预设位置。由于条带12处于平整、可自然伸直的状态,所以,第一预设位置与第二预设位置之间的距离与条带12的长度相等。这样条带12在振动时可以尽量不受到来自振动驱动器以外的力的干扰,进而使条带主要在垂直于基座的方向上发生上下振动;为后续测量待测薄膜的模量、密度提供一种标准的振动模态,有利于提高所确定的模量、密度的准确度。
在一种可能的实现方式中,拉伸驱动器(图2中未示出)固定住基座11的一侧,例如:基座11的左侧;拉伸驱动器从基座11的另一侧,例如:基座11的右侧,对基座11施加背向基座11中心的拉力。在基座11被拉伸的情况下,相对于基座11未被拉伸时,基座11上的第二预设位置,在施加拉力的方向上发生位移。因此,当条带12的一端的固定节点17固定在第一预设位置上,且令条带12处于平整的状态下、自然地放置于基座11上时,条带12另一端的固定节点17’是无法固定在第二预设位置上的,而是固定在第一预设位置与第二预设位置之间的一个新的位置上。此时,可以将该新的位置定义为第三预设位置。在基座11被拉伸的情况下,第一预设位置与第三预设位置之间的距离与条带12的长度相等。这样条带12在振动时可以尽量不受到来自振动驱动器、拉伸驱动器以外的力的干扰,进而使条带在垂直于基座的方向上发生上下振动的同时,也在沿条带长度的方向上发生振动;为后续测量待测薄膜的模量、密度提供另一种标准的振动模态,有利于提高所确定的模量、密度的准确度。
图3示出根据本公开一实施例的在条带上固定待测薄膜的示意图。从图3中可以看出,将所述待测薄膜按照所述待测薄膜的长度方向剖开,获得两个被剖薄膜31,31’,所述被剖薄膜31,31’的厚度是所述待测薄膜厚度的二分之一;将两个被剖薄膜31,31’分别固定在所述条带12的同一位置的上、下两侧。这样可以在发生振动时,使待测薄膜受力较均匀,减小因受力不均匀对所产生的振动模态的干扰,产生出与预期较为契合的振动模态。
图4示出根据本公开一实施例的测量待测薄膜模量和密度的装置使条带产生的振动模态的示意图。
在基座未被拉伸的情况下,振动驱动器使得条带以及固定于条带上的待测薄膜产生第一振动模态。在第一振动模态下,条带、待测薄膜可以在X轴方向上和Y轴方向上产生振动。而且,条带、待测薄膜在X轴方向上的振动幅度明显大于在Y轴方向上的振动幅度。
在基座被拉伸的情况下,振动驱动器使得条带以及固定于条带上的待测薄膜产生第二振动模态。在第二振动模态下,条带、待测薄膜在X轴方向上、Z轴方向上、Y轴方向上产生振动。而且,条带、待测薄膜在X轴方向上的振动幅度、在Z轴方向上的振动幅度明显大于在Y轴方向上的振动幅度。
在一种可能的实现方式中,在条带未固定待测薄膜的情况下,振动驱动器使条带产生第一振动模态。在第一振动模态下,传感器测量条带的第一振动频率。在条带固定待测薄膜的情况下,振动驱动器使条带以及待测薄膜产生第一振动模态。此时,可以将条带和待测薄膜看做一个整体,将该整体定义为薄膜综合体。在第一振动模态下,传感器可以测量薄膜综合体的第二振动频率。
相似地,在条带未固定待测薄膜的情况下,振动驱动器使条带产生第二振动模态。在第二振动模态下,传感器测量条带的第三振动频率。在条带固定待测薄膜的情况下,振动驱动器使薄膜综合体产生第二振动模态。在第二振动模态下,传感器可以测量薄膜综合体的第四振动频率。
本公开实施例的装置通过测量条带在两种模态的振动频率,便可以确定出待测薄膜的模量和密度。无需测量其他参量,简化了步骤,提高了确定待测薄膜的模量和密度的效率。由于用于计算待测薄膜模量、密度的参量类型单一、参量数量少,降低了由于测量参量时产生的误差对于模量、密度准确度的影响,提高了确定的模量、密度的准确度。
图5示出根据本公开一实施例的测量柔性薄膜模量和密度的方法的流程图。如图5所示,该方法包括:
S11,在第一振动模态下,测量未固定待测薄膜的条带的第一振动频率,以及固定所述待测薄膜后的条带的第二振动频率;
S12,在第二振动模态下,测量未固定所述待测薄膜的条带的第三振动频率,以及固定所述待测薄膜后的条带的第四振动频率;
S13,基于所述第一振动频率、所述第二振动频率、所述第三振动频率、所述第四振动频率,确定所述待测薄膜的模量及密度。
在一种可能的实现方式中,由于条带振动中产生动能和应变能,利用动能、应变能、振幅三者之间的第一映射关系,可以确定出振动频率与密度、模量三者之间的第二映射关系。在两种振动模态下,基于第二映射关系,确定出待测薄膜的模量、密度。
示例性地,本公开实施例可以通过拉格朗日动能方程来建立动能、应变能、振幅三者之间的第一映射关系。为了便于理解,本公开实施例可以将第一映射关系以公式(1)的形式加以表示。
其中,T表示条带或薄膜综合体在某一振动模态下的动能;WS表示条带或薄膜综合体在某一振动模态下的应变能;Δa表示条带或薄膜综合体在振动中,随时间变化条带振幅的变化量。
由于条带或薄膜综合体的动能与条带长度、待测薄膜长度、条带厚度、待测薄膜厚度、条带模量、待测薄膜模量、振幅相关;条带或薄膜综合体的应变能与在振动过程中条带或薄膜综合体上各点在垂直基座方向上的运动位移、在沿条带或薄膜综合体水平方向上的运动位移、条带密度、待测薄膜密度、条带厚度、待测薄膜厚度、条带(待测薄膜)宽度相关。所以,公式(1)可以变形为公式(2)
其中,ρr表示条带的密度;b表示条带(待测薄膜)的宽度;hr表示条带的厚度;L表示条带的长度;Er表示条带的模量;EF表示待测薄膜的模量;ρF表示待测薄膜的密度;LF表示待测薄膜的长度;hF表示待测薄膜的厚度。表示振幅Δa对时间的二阶导数。m、k、mF、kF为系数。
在一种可能的实现方式中,在两种振动模态下,预先给定m、k、mF、kF的取值。m、k、mF、kF分别在第一种振动模态下和在第二种振动模态下的取值可以不相同。
进一步,根据公式(2)可以获得待测薄膜的模量、密度耦合后与振动频率的第三映射关系。那么,在两种振动模态下,可以分别获得两种振动模态各自的第三映射关系。由于振动频率可以由传感器测量获得,即振动频率是已知量。所以,本公开实施例可以通过两种振动模态的第三映射关系,确定出待测薄膜的模量和密度。
以上仅为示例,本公开实施例对获得第三映射关系的方式不做限定。
在一种可能的实现方式中,所述基于所述第一振动频率、所述第二振动频率、所述第三振动频率、所述第四振动频率,确定所述待测薄膜的模量及密度,包括:基于所述第一振动频率、所述第二振动频率,确定在第一振动模态下,固定所述待测薄膜后的条带相对于未固定所述待测薄膜的条带对于振动频率的变化的第一频率影响量;基于所述第三振动频率、所述第四振动频率,确定在第二振动模态下,固定所述待测薄膜后的条带相对于未固定所述待测薄膜的条带对于振动频率的变化的第二频率影响量;根据所述第一频率影响量、所述第二频率影响量、第一密度影响量、第二密度影响量、第一模量影响量、第二模量影响量,确定所述待测薄膜的模量及密度;所述第一密度影响量、所述第一模量影响量为预设的所述第一振动模态下的预设数值、所述第二密度影响量、所述第二模量影响量为预设的所述第二振动模态下的预设数值。
示例性地,可以将公式(2)进行变形,并将变形后的公式(2)进行泰勒展开后,可以获得在某一种振动模态下,薄膜综合体的振动频率与条带的振动频率之比。为便于理解,使用公式(3)表示薄膜综合体的振动频率与条带的振动频率之比。
其中,表示待测薄膜的模量对于条带变化的灵敏度;条带变化可以为:从未固定待测薄膜的条带变化为薄膜综合体;在第一振动模态下,该灵敏度可以被定义为第一模量影响量,在第二振动模态下,该灵敏度可以被定义为第二模量影响量。由于,kF、k可以为预设值,所以/>的数值可以被认为是预设值。/>表示待测薄膜的密度对于条带变化的灵敏度,在第一振动模态下,该灵敏度被定义为第一密度影响量,在第二振动模态下,该灵敏度被定义为第二密度影响量。由于,mF、m可以为预设值,所以/>的数值可以被认为是预设值。
接下来,本公开实施例可以将待测薄膜的模量以条带的模量为基准进行归一化处理,将待测薄膜的密度以条带的密度为基准进行归一化处理,即,令表示归一化的待测薄膜的模量;/>表示归一化的待测薄膜的密度;结合公式(3),在两种振动模态下,可以分别获得各振动模态的薄膜综合体振动的频率与条带的振动频率之比,并且可以进一步确定出归一化的待测薄膜的模量、密度。待测薄膜的模量可以用公式(4)表示,待测薄膜的密度可以用公式(5)表示。
其中,表示第一密度影响量;/>表示第二密度影响量;/>表示第一模量影响量;/>示第二模量影响量。/>表示在第一振动模态下,振动频率对于条带变化的灵敏度,即第一频率影响量。/>表示在第二振动模态下,振动频率对于条带变化的灵敏度,即第二频率影响量。其中,/>这里的f0(Ⅰ)表示在第一振动模态下条带的振动频率;f(Ⅰ)表示在第一振动模态下薄膜综合体的振动频率。/>这里的f0(Ⅱ)表示在第二振动模态下条带的振动频率;f(Ⅱ)表示在第二振动模态下薄膜综合体的振动频率。
本公开实施例可以仅通过获得两种振动模态下固定薄膜的条带(薄膜综合体)、未固定薄膜的条带的振动频率,将待测薄膜的模量和密度进行解耦,简化了确定出待测薄膜的模量和密度的流程,提高了确定待测薄膜模量、密度的效率。
在实际应用中,由于获得的第一频率影响量、第二频率影响量可能存在误差,所以可能会导致所获得的待测薄膜的模量、密度也会存在误差。因此,为了提高测量待测薄膜模量、密度的准确度,在获得待测薄膜的模量、密度后,可以再进行误差调整。
示例性地,可以使用公式(6)表示待测薄膜的模量误差,使用公式(7)表示待测薄膜的密度误差。
其中,表示第一频率影响量的误差;/>表示第二频率影响量的误差。
本公开实施例,可以根据经验预估和/>的误差范围[-Δc,Δc];进而,可以获得待测薄膜的模量误差的取值范围/>以及待测薄膜的密度误差的取值范围/>
其中,CEerror表示待测薄膜的模量的误差幅值因子,CEerror表示待测薄膜的密度的误差幅值因子,
下面介绍利用本公开实施例中装置测量柔性薄膜模量和密度的过程。
本公开实施例可以将条带的两个固定节点分别固定在第一预设位置、第二预设位置上。振动驱动器驱动条带产生第一振动模态。在第一振动模态下,传感器获取第一振动频率;将第一振动频率传输至计算机设备。
本公开实施例可以将条带的一个固定节点固定在第一预设位置上。拉伸驱动器从靠近第二预设位置一侧向背向基座中心的方向拉伸基座。然后,将条带自然放置在基座上,使条带处于自然、平整状态。将条带的另一个固定节点固定在基座上。将该另一固定节点所在位置定义为第三预设位置。振动驱动器驱动条带,同时,拉伸驱动器释放被拉伸的基座,以使条带产生第二振动模态。在第二振动模态下,传感器获取第三振动频率;将第三振动频率传输至计算机设备。
本公开实施例可以将待测薄膜沿长度方向均匀剖开,获得两个厚度相同的被剖薄膜。被剖薄膜的厚度是待测薄膜厚度的二分之一。然后,将被剖薄膜的几何中心确定为第一中心;将条带的几何中心确定为第二中心;在垂直基座的方向上,将第一中心与第二中心对齐,两个被剖薄膜分别固定于条带的上下两侧,形成薄膜综合体。
接下来,在第一振动模态下,传感器获取第二振动频率;将第二振动频率传输至计算机设备。在第二振动模态下,传感器获取第四振动频率;将第四振动频率传输至计算机设备。
计算机设备根据第一振动频率、第二振动频率,确定出第一频率影响量;根据第三振动频率、第四振动频率,确定出第二频率影响量;结合预设的第一密度影响量、第二密度影响量、第一模量影响量、第二模量影响量,确定出该待测薄膜的初始模量、初始密度。
计算机设备对于初始模量、初始密度进行误差调整,确定出待测薄膜的模量和密度。
在本公开实施例中,振动驱动器可以使得条带产生至少两种振动模态。传感器分别测定在这两种振动模态下条带的振动频率。然后,计算机设备基于两种振动模态下条带的振动频率可以确定出待测薄膜的模量及密度,使得待测薄膜的模量、密度解耦。而且,振动驱动器可以在拉伸驱动器的配合下使所产生的两种振动模态在受力方向上有所区别,使得所产生的振动模态更全面,对于确定待测薄膜密度、模量更具有说服力,也使得本公开实施例中的装置确定的待测薄膜的密度、模量更准确。
图6示出根据本公开一实施例的测量柔性薄膜模量和密度的装置的框图。如图6所示,所述装置60包括:
第一振动频率测量单元61,用于在第一振动模态下,测量未固定待测薄膜的条带的第一振动频率,以及固定所述待测薄膜后的条带的第二振动频率;
第二振动频率测量单元62,用于在第二振动模态下,测量未固定所述待测薄膜的条带的第三振动频率,以及固定所述待测薄膜后的条带的第四振动频率;
模量及密度确定单元63,用于基于所述第一振动频率、所述第二振动频率、所述第三振动频率、所述第四振动频率,确定所述待测薄膜的模量及密度。
在一种可能的实现方式中,所述模量及密度确定单元63,包括:
第一频率影响量确定单元,用于基于所述第一振动频率、所述第二振动频率,确定在第一振动模态下,固定所述待测薄膜后的条带相对于未固定所述待测薄膜的条带对于振动频率的变化的第一频率影响量;
第二频率影响量确定单元,用于基于所述第三振动频率、所述第四振动频率,确定在第二振动模态下,固定所述待测薄膜后的条带相对于未固定所述待测薄膜的条带对于振动频率的变化的第二频率影响量;
模量及密度确定子单元,用于根据所述第一频率影响量、所述第二频率影响量、第一密度影响量、第二密度影响量、第一模量影响量、第二模量影响量,确定所述待测薄膜的模量及密度;
所述第一密度影响量、所述第一模量影响量为预设的所述第一振动模态下的预设数值、所述第二密度影响量、所述第二模量影响量为预设的所述第二振动模态下的预设数值。
在一些实施例中,本公开实施例提供的装置具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法,其具体实现可以参照上文方法实施例的描述,为了简洁,这里不再赘述。
本公开实施例还提出一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序指令,所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。计算机可读存储介质可以是易失性或非易失性计算机可读存储介质。
本公开实施例还提出一种电子设备,包括:处理器;用于存储处理器可执行指令的存储器;其中,所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时,实现上述方法。
本公开实施例还提供了一种计算机程序产品,包括计算机可读代码,或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质,当所述计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时,所述电子设备中的处理器执行上述方法。
图7是根据一示例性实施例示出的一种用于测量柔性薄膜模量和密度的装置800的框图。例如,装置800可以是移动电话,计算机,数字广播终端,消息收发设备,游戏控制台,平板设备,医疗设备,健身设备,个人数字助理等。
参照图7,装置800可以包括以下一个或多个组件:处理组件802,存储器804,电源组件806,多媒体组件808,音频组件810,输入/输出(I/O)接口812,传感器组件814,以及通信组件816。
处理组件802通常控制装置800的整体操作,诸如与显示,电话呼叫,数据通信,相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令,以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外,处理组件802可以包括一个或多个模块,便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如,处理组件802可以包括多媒体模块,以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。
存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在装置800的操作。这些数据的示例包括用于在装置800上操作的任何应用程序或方法的指令,联系人数据,电话簿数据,消息,图片,视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现,如静态随机存取存储器(SRAM),电可擦除可编程只读存储器(EEPROM),可擦除可编程只读存储器(EPROM),可编程只读存储器(PROM),只读存储器(ROM),磁存储器,快闪存储器,磁盘或光盘。
电源组件806为装置800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理系统,一个或多个电源,及其他与为装置800生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件808包括在所述装置800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中,屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板,屏幕可以被实现为触摸屏,以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界,而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中,多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当装置800处于操作模式,如拍摄模式或视频模式时,前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如,音频组件810包括一个麦克风(MIC),当装置800处于操作模式,如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时,麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中,音频组件810还包括一个扬声器,用于输出音频信号。
I/O接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口,上述外围接口模块可以是键盘,点击轮,按钮等。这些按钮可包括但不限于:主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件814包括一个或多个传感器,用于为装置800提供各个方面的状态评估。例如,传感器组件814可以检测到装置800的打开/关闭状态,组件的相对定位,例如所述组件为装置800的显示器和小键盘,传感器组件814还可以检测装置800或装置800一个组件的位置改变,用户与装置800接触的存在或不存在,装置800方位或加速/减速和装置800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器,被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器,如CMOS或CCD图像传感器,用于在成像应用中使用。在一些实施例中,该传感器组件814还可以包括加速度传感器,陀螺仪传感器,磁传感器,压力传感器或温度传感器。
通信组件816被配置为便于装置800和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置800可以接入基于通信标准的无线网络,如WiFi,2G或3G,或它们的组合。在一个示例性实施例中,通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中,所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块,以促进短程通信。例如,在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术,红外数据协会(IrDA)技术,超宽带(UWB)技术,蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中,装置800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现,用于执行上述方法。
在示例性实施例中,还提供了一种非易失性计算机可读存储介质,例如包括计算机程序指令的存储器804,上述计算机程序指令可由装置800的处理器820执行以完成上述方法。
图8是根据一示例性实施例示出的一种用于测量柔性薄膜模量和密度的装置1900的框图。例如,装置1900可以被提供为一服务器或终端设备。参照图8,装置1900包括处理组件1922,其进一步包括一个或多个处理器,以及由存储器1932所代表的存储器资源,用于存储可由处理组件1922的执行的指令,例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外,处理组件1922被配置为执行指令,以执行上述方法。
装置1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行装置1900的电源管理,一个有线或无线网络接口1950被配置为将装置1900连接到网络,和一个输入输出(I/O)接口1958。装置1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统,例如Windows ServerTM,MacOS XTM,UnixTM,LinuxTM,FreeBSDTM或类似。
在示例性实施例中,还提供了一种非易失性计算机可读存储介质,例如包括计算机程序指令的存储器1932,上述计算机程序指令可由装置1900的处理组件1922执行以完成上述方法。
本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质,其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身,诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如,通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备,或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令,并转发该计算机可读程序指令,以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码,所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等,以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中,通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路,例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA),该电子电路可以执行计算机可读程序指令,从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解,流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合,都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器,从而生产出一种机器,使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时,产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中,这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作,从而,存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品,其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上,使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤,以产生计算机实现的过程,从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分,所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本公开的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进,或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (8)
1.一种测量柔性薄膜模量和密度的装置,其特征在于,包括:基座、条带、传感器、拉伸驱动器、振动驱动器、计算机设备,其中:
所述条带两端各具有一个固定节点,所述固定节点将所述条带固定于所述基座上,所述条带两侧用于固定待测薄膜;
所述条带与所述传感器连接,所述传感器用于测量所述条带的振动频率,所述固定节点能够固定在所述基座的任一位置上;
所述基座与所述拉伸驱动器连接,所述拉伸驱动器用于对所述基座进行拉伸;
所述振动驱动器与所述条带接触,用于使所述条带产生至少两种振动模态;
计算机设备,用于基于所述两种振动模态确定所述待测薄膜的模量及密度;
在所述基座未被拉伸的情况下,在所述条带处于第一固定状态下,所述振动驱动器产生振动以使所述条带产生第一振动模态;所述第一固定状态包括:所述条带一端的固定节点固定在第一预设位置上,所述条带另一端的固定节点固定在第二预设位置上,在所述基座未做拉伸的情况下,所述第一预设位置与所述第二预设位置之间的距离与所述条带长度相等;
在所述基座被拉伸的情况下,在所述条带处于第二固定状态下,拉伸驱动器释放基座,使所述基座恢复原状,并且振动驱动器产生振动以使所述条带产生第二振动模态,所述第二固定状态包括:所述条带一端的固定节点固定在第一预设位置上,所述条带另一端的固定节点固定在第三预设位置上,在所述基座被拉伸的情况下,所述第一预设位置与所述第三预设位置之间的距离与所述条带长度相等。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,包括:
在所述第一振动模态下,所述传感器分别测量未固定所述待测薄膜的条带的第一振动频率、固定所述待测薄膜后的条带的第二振动频率;
在所述第二振动模态下,所述传感器分别测量未固定所述待测薄膜的条带的第三振动频率、固定所述待测薄膜后的条带的第四振动频率。
3.一种测量柔性薄膜模量和密度的方法,其特征在于,包括:
在第一振动模态下,测量未固定待测薄膜的条带的第一振动频率,以及固定所述待测薄膜后的条带的第二振动频率;
在第二振动模态下,测量未固定所述待测薄膜的条带的第三振动频率,以及固定所述待测薄膜后的条带的第四振动频率;
基于所述第一振动频率、所述第二振动频率、所述第三振动频率、所述第四振动频率,确定所述待测薄膜的模量及密度;
所述待测薄膜的模量及密度的求解公式如下:
;
其中,表示条带的密度;b表示条带(待测薄膜)的宽度;hr表示条带的厚度;L表示条带的长度;Er表示条带的模量;E F 表示待测薄膜的模量;/>表示待测薄膜的密度;L F 表示待测薄膜的长度;h F 表示待测薄膜的厚度;/>表示条带或薄膜综合体在振动中,随时间变化条带振幅的变化量;/>表示振幅/>对时间的二阶导数;m、k、m F、k F为系数。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基于所述第一振动频率、所述第二振动频率、所述第三振动频率、所述第四振动频率,确定所述待测薄膜的模量及密度,包括:
基于所述第一振动频率、所述第二振动频率,确定在第一振动模态下,固定所述待测薄膜后的条带相对于未固定所述待测薄膜的条带对于振动频率的变化的第一频率影响量;
基于所述第三振动频率、所述第四振动频率,确定在第二振动模态下,固定所述待测薄膜后的条带相对于未固定所述待测薄膜的条带对于振动频率的变化的第二频率影响量;
根据所述第一频率影响量、所述第二频率影响量、第一密度影响量、第二密度影响量、第一模量影响量、第二模量影响量,确定所述待测薄膜的模量及密度;
所述第一密度影响量、所述第一模量影响量为预设的所述第一振动模态下的预设数值、所述第二密度影响量、所述第二模量影响量为预设的所述第二振动模态下的预设数值。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
将所述待测薄膜按照所述待测薄膜的长度方向剖开,获得两个被剖薄膜,所述被剖薄膜的厚度是所述待测薄膜厚度的二分之一;
将两个被剖薄膜分别固定在所述条带的同一位置的上、下两侧。
6.一种测量柔性薄膜模量和密度的装置,其特征在于,包括:
第一振动频率测量单元,用于在第一振动模态下,测量未固定待测薄膜的条带的第一振动频率,以及固定所述待测薄膜后的条带的第二振动频率;
第二振动频率测量单元,用于在第二振动模态下,测量未固定所述待测薄膜的条带的第三振动频率,以及固定所述待测薄膜后的条带的第四振动频率;
模量及密度确定单元,用于基于所述第一振动频率、所述第二振动频率、所述第三振动频率、所述第四振动频率,确定所述待测薄膜的模量及密度;
所述装置执行权利要求3所述的方法。
7.一种电子设备,其特征在于,包括:
处理器;
用于存储处理器可执行指令的存储器;
其中,所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时,实现权利要求3至4中任意一项所述的方法。
8.一种非易失性计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序指令,其特征在于,所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求3至4中任意一项所述的方法。
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CN106093197A (zh) * | 2016-06-07 | 2016-11-09 | 北京林业大学 | 大尺寸人造板弹性模量和面内剪切模量的无损检测方法 |
CN106768529A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-05-31 | 清华大学 | 具有预应力的薄壁软材料或软组织材料力学特性分析方法 |
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Patent Citations (4)
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---|---|---|---|---|
JP2010197085A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | Hyogo Prefecture | 薄膜の機械的特性測定装置及び測定方法 |
CN106093197A (zh) * | 2016-06-07 | 2016-11-09 | 北京林业大学 | 大尺寸人造板弹性模量和面内剪切模量的无损检测方法 |
CN106768529A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-05-31 | 清华大学 | 具有预应力的薄壁软材料或软组织材料力学特性分析方法 |
CN110308061A (zh) * | 2019-08-14 | 2019-10-08 | 清华大学 | 基于三维结构的材料弹性模量和密度的测量方法和系统 |
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