工业有毒有害气体泄漏检测存在传感器灵敏度不高、检测时间长的问题.为解决该问题,提出一种基于气体吸附应力的浓度分析方法.考虑纳米梁表面气体扩散产生的表面应力敏感效应,通过分析纳米梁非线性振动性质的变化,得到泄漏气体相关信息.以Euler-Bornoulli梁为非线性振动模型,建立考虑气体扩散表面应力的纳米梁非线性振动方程,利用多尺度方法研究气体扩散表面应力影响下的纳米梁非线性振动.通过分析幅频响应曲线,研究了扩散气体浓度、偏摩尔体积、扩散时间、阻尼、直流激励电压和交流激励电压等参数与纳米梁振动之间的关系,分析了改变参数来减弱系统非线性的方法.研究结果表明:不同的扩散气体、浓度、扩散时间会对纳米梁振动产生不同的影响,检测纳米梁的振动可以进行扩散气体信息的检测;通过改变系统参数可以降低系统的非线性振动,增强系统的稳定性.该研究工作从振动角度为检测气体浓度以及扩散速度提供一种物理检测方法和检测理论.
扩散表面应力 纳米梁 非线性振动 多尺度方法