[发明专利]一种基于微悬臂梁的液滴附着力检测系统

权利要求书

1.一种基于微悬臂梁的液滴附着力检测系统，其特征是包括：

微悬臂梁(2)，其尾部由微梁夹持台(3)夹持，前端呈水平悬伸为自由端；

激光器(1)，发射激光束沿着与微悬臂梁(2)呈45°角的方向从下往上照射在微悬臂梁的自由端，并在所述微悬臂梁(2)的自由端产生反射光束；

微量进样器(4)，其利用进样器支架(5)设置在微悬臂梁(2)的自由端的上方，所述进样器支架(5)能够带动微量进样器(4)竖向上下移动，微量进样器(4)的底部为注射器液孔，微量进样器(4)中存放的样液能够由注射器推入注射器液孔并保持为液滴悬挂在所述注射器液孔上；

显微摄像头(7)，由摄像头支架(8)固定支撑在微悬臂梁(2)的上方，用于拍摄获得所述液滴与微悬臂梁的粘附-脱附过程的图像；

光电探测器(6)，设置在所述反射光的反射回路中，用于接受所述反射光，并由数据采集卡(9)将采集获得的光电探测器(6)的输出信号传输至计算机(10)进行信号处理，实现液滴附着力的检测。

2.根据权利要求1所述的基于微悬臂梁的液滴附着力检测系统，其特征是：

所述微量进样器(4)液孔中的液滴初始状态下不与微梁(2)接触，激光器(1)发射的激光束经微悬臂梁反射后的光斑与探测器(6)的中心位置重合；

首先控制进样器支架(5)使微量进样器(4)向下移动，直至悬挂在注射器液孔中的液滴与微悬臂梁自由端上表面发生接触，微悬臂梁向下发生偏移，光斑位置变化；

再次调整进样器支架(5)，向上拖动液滴，使微梁恢复到平行状态，光斑重新与探测器中心重合；

最后控制进样器支架(5)使微量进样器(4)向上移动，液滴带动微悬臂梁自由端产生向上的偏移，直至液滴与微悬臂梁表面脱离；利用数据采集卡(9)采集液滴上移过程中微梁的偏移量。

3.根据权利要求1所述的基于微悬臂梁的液滴附着力检测系统，其特征是：

所述光电探测器(6)为四象限探测器，光电探测器(6)的感光靶面是以O点为中心点、以R为半径的圆面；光斑是以O′(x₀,y₀)为中心点、以r为半径的圆面；

以I_A、I_B、I_C和I_D一一对应表征由光电探测器(6)检测获得的第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ和第Ⅳ象限的电流强度；

当光斑在光电探测器上的位置改变时，探测器各象限输出电流强度发生变化,根据光斑产生的光电流变化由如下式(1)计算获得光斑在光敏面上的相对偏移量，并由式(2)计算获得微悬臂梁的弯曲挠度ΔZ：

其中：

K_x为探测器在X轴方向上的检测灵敏度；

K_y为探测器在Y轴方向上的检测灵敏度；

ΔS为光斑中心点相对于感光靶面O的直线偏移量；

l为液滴与微悬臂梁的接触中心点到微悬臂梁固定端的距离；

L为激光束经微悬臂梁反射后从微悬臂梁的自由端到光电探测器的感光靶面的距离；

则，液滴附着力F为：F＝kΔZ

其中，k为微悬臂梁的弹簧常数。

4.根据权利要求1所述的基于微悬臂梁的液滴附着力检测系统，其特征是：所述微量进样器(4)的注射器液孔为平头，且经过亲水性处理，以增强液滴与液孔间附着力。

5.根据权利要求1所述的基于微悬臂梁的液滴附着力检测系统，其特征是：所述微量进样器的容量为10μL，注射器液孔的直径为0.05mm；所述激光器是输出激光波长为632nm-780nm的半导体激光器。

6.根据权利要求1所述的基于微悬臂梁的液滴附着力检测系统，其特征是：所述光电探测器(6)为位置敏感传感器PSD。

7.根据权利要求1所述的基于微悬臂梁的液滴附着力检测系统，其特征是：所述微悬臂梁为矩形单梁，梁长度为500μm，宽度为9μm，厚度为1μm。