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会计学谐振式传感器是利用某种谐振器(振子)的固有频率(pínlǜ)随待测量变化进行测量的。由于谐振型传感器的输出是频率(pínlǜ)信号,它的传输和测量都可直接应用于数字技术,便于与计算机结合。频率(pínlǜ)和周期是能获得最高测量精度的物理参数,并且不会因传输而降低其精度,适合于长距离传输,因而具有精度高、可靠性好的特点。此外,谐振型传感器无活动元件,是一种整体式的传感器,有牢固的机械结构,可靠性和稳定性很好。谐振式传感器的本质特征与独特优势是:①输出信号是周期的,被测量能够通过检测周期信号而解算出来。这一特征决定了谐振式传感器便于与计算机连接,便于远距离传输;②传感器系统是一个闭环结构,处于谐振状态。这一特征决定了传感器系统的输出自动跟踪(gēnzōng)输入;③谐振式传感器的敏感元件即谐振子固有的谐振特性,决定其具有高的灵敏度和分辨率;④相对与谐振子的振动能量,系统的功耗是极小量。这一特征决定了传感器系统的抗干扰性强,稳定性好。11.1谐振(xiézhèn)式传感器理论谐振(xiézhèn)式传感器的组成闭环自激系统(xìtǒng)/谐振状态(zhuàngtài)及其评估//幅频特性曲线(qūxiàn)相频特性曲线(qūxiàn)谐振子的机械(jīxiè)品质因数Q显然Q值反映了谐振子振动中阻尼比的大小及消耗能量快慢的程度。同时(tóngshí)也反映了幅频特性曲线谐振峰的陡峭的程度,即谐振敏感元件选频能力的强弱。高Q值的谐振子对于构成闭环自激系统及提高系统的性能是有利的,应采取各种措施提高谐振子的Q值。这是设计谐振式传感器的核心问题。提高Q值的途径选择Q值高的材料,石英、单晶硅等采用较好的工艺,减少谐振子内部压力阻止谐振子与外界(wàijiè)振动的偶合优化谐振子的工作环境,使其不受被测介质的影响一般实际的谐振子较其材料的Q值下降1-2个数量级频率输出谐振式传感器的测量方法频率测量法测量1秒内出现的脉冲数,误差为1Hz,要提高分辨率,提高测量时间,影响动态性能,适合测量高频信号周期测量法测量重复信号完成一个循环(xúnhuán)所需的时间。适合测量低频谐振(xiézhèn)弦式压力传感器间歇(jiànxiē)激发连续(liánxù)激发传感器的特性(tèxìng)分析1、灵敏度非线性频率(pínlǜ)稳定性振弦式传感器的应用(yìngyòng)振弦式沉降(chénjiàng)仪振动(zhèndòng)筒压力传感器外形(wàixínꞬ)振筒/////采用电磁方式作为激励、拾振手段最突出的优点是与壳体无接触,但也有一些不足。如电磁转换效率低,激励信号中需引入较大的直流分量,磁性材料(cíxìnɡcáiliào)的长期稳定性差,易于产生电磁耦合等。近来发展了一种采用压电激励、压电拾振的新方案,见图。压电陶瓷元件直接贴于圆柱壳的波节处,筒内完全形成真空。//谐振(xiézhèn)膜式压力传感器传感器组成1.谐振压力谐振式压力传感器在工作时要产生振动,振动部分(称谐振子或谐振器)具有不同的结构形状,如振筒、振膜、振梁等,相应的就有谐振筒式、谐振膜式和谐振梁式压力传感器之分。应用最多的谐振器材料是硅,包括多晶硅和单晶硅,此外还有石英等。2.使振子产生振动,要外加激励力,需要激振元件;3.检测谐振频率,需要拾振元件;4.检测外加压力则还需感压元件,感压元件感受待测压力,改变(gǎibiàn)谐振子的刚度从而改变(gǎibiàn)谐振频率。谐振式微结构传感器的激振方式一般(yībān)有:静电激振、电磁激振、压电激振、电热激振和光激振等;拾振方式一般(yībān)有:静电拾振、电磁拾振、压电拾振、压阻拾振和光学拾振等。压电激振、拾振ZnO具有压电和逆压电效应(yādiànxiàoyìng)。利用CVD等方法,可以在谐振元件上沉淀ZnO层并在上下表面置上电极。ZnO的逆压电效应(yādiànxiàoyìng)产生的变形力就是使谐振元件发生振动的扰动力,而谐振元件振动时的变形,又引起ZnO膜层同周期性变形,由压电效应(yādiànxiàoyìng)知,必将引起ZnO膜上电荷量的周期性变化,从而可以方便地测得梁的振动频率应变(yìngbiàn)电阻拾振石英(shíyīng)压电谐振式传感器把石英谐振器接入振荡环路,并以一定频率的交变电压激励,使其产生机械形变,该机械形变也会同时激发起频率相同的电荷变化,该变化以电压或电流的形式通过振荡环路的反馈(fǎnkuì)与放大,重新作用于石英晶片上,补充了振荡过程中的能量消耗,环路则可建立起等幅正弦振荡。这种以电振荡促进机械形变,以机械形变激发电振荡的过程就构成了石英晶体对振荡频率的控制石英晶体谐振器的振荡频