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《諧振式傳感器》ppt課件(文件)

2025-05-21 18:19 上一頁面

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【正文】 它們之間直接耦合 。固接方法有兩種 ① 將振弦兩端與支架及運動部分焊接; ② 用夾緊裝置將振弦夾緊 。 它們各有優(yōu)缺點 , 可根據(jù)加工條件 、 精度要求 、 調(diào)頻及裝拆情況等方面來選擇 , 也可設(shè)計成其他形式的結(jié)構(gòu) 。 諧振式傳感器的轉(zhuǎn)換電路 開環(huán)式轉(zhuǎn)換電路 閉環(huán)式轉(zhuǎn)換電路 以頻率的平方為輸出的轉(zhuǎn)換電路 開環(huán)式轉(zhuǎn)換電路 這是采用 間歇激勵方式 的振弦式諧振傳感器的轉(zhuǎn)換電路 。 連續(xù)激勵方式不同 ,轉(zhuǎn)換電路也不同 。 閉環(huán)式轉(zhuǎn)換電路 從另一角度 , 可認(rèn)為外接電路提供的 電流由 iC、 iL兩部分組成 , iL受到的磁場力 FL始終和彈性力大小相等方向相反 , 抵消了彈性力的作用 , iC受到的磁場力 FC則始終和彈性力大小相等方向相同 , 即認(rèn)為 振弦動能和彈性能的相互轉(zhuǎn)化是由磁場力FC促成的 。 即 )(21rTlf ? 閉環(huán)式轉(zhuǎn)換電路 圖示電路中 , 振弦等效諧振回路作為整個振蕩電路的 正反饋網(wǎng)絡(luò) 。 R1R2R3R4R5CVVDN S+輸出傳感器ALAR1C 1R3R 2R ER 4IC 1C 2 C 3R 5 R6R 14R7R8R9IC 2C4R 10R 11R 12R13C 5VEc++ 閉環(huán)式轉(zhuǎn)換電路 如圖所示 , 由帶有磁鋼的電磁線圈 L產(chǎn)生激勵力 , 可用于振弦式 、 振膜式 、 振筒式和振梁式傳感器 。 高增益放大器 IC2使輸出信號大到一定值后飽和 , 以達(dá)到限幅目的 。 被測量輸出計數(shù)器5M Hz振蕩器5M Hz振蕩器倍頻器 40()倍頻器) 40(差頻檢測電路石英振子 閉環(huán)式轉(zhuǎn)換電路 為提高拾振靈敏度并補(bǔ)償溫度的影響 , 在微橋一端制作四個壓敏電阻 , 排列方式如圖 (a)所示 , 置于微橋一端是因為端部應(yīng)變最大 。 R2和 R4起溫度補(bǔ)償 的作用 。 放大器要有足夠的放大倍數(shù) , 以滿足自激振蕩的幅值條件 , 而移相器的作用是對閉環(huán)內(nèi)各環(huán)節(jié)的總相移進(jìn)行調(diào)整 (主要是激振器 → 拾振器的 90?左右相移 ), 以滿足相位條件 。 以頻率的平方為輸出的轉(zhuǎn)換電路 如圖所示 , 諧振式傳感器輸出信號 u1的頻率為 f、 周期 T= 1/f。 VDDu2u3C M O S時基電路 以頻率的平方為輸出的轉(zhuǎn)換電路 u3同時控制著兩個頻率 — 電壓轉(zhuǎn)換電路 , 使它們在每個周期 T里輸出寬度為 t、 幅值分別為 UrUr2的方波 uo1和 uo2。 它的缺點是對傳感器的材料和加工工藝要求很高 , 精度較低 。有 水平方向 加速度作用時 , 測出兩邊振弦的頻差即可知道加速度 。 振弦式傳感器應(yīng)用舉例 通過測定弦的振動頻率可知被測物的傾斜角度 。有 兩個振動系統(tǒng) ,一個用來測量,另一個進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 此外 , 它也可測液體密度 、 液位等參數(shù) 。 振筒振動時管中 被測介質(zhì)的質(zhì)量必然附加在振筒的質(zhì)量上 , 使系統(tǒng)諧振頻率和介質(zhì)質(zhì)量有關(guān) 。 振動管與外部管道采用軟性聯(lián)結(jié) (如波紋管 ), 以防止外部管道的應(yīng)力和熱膨脹對管子振動頻率的影響 。 p1p21 654321— 波紋管; 2— 殼體;3— 杠桿; 4— 支點; 5—配重; 6— 力敏石英振子 壓電式諧振傳感器應(yīng)用舉例 石英晶體諧振后 , 它的振蕩頻率與溫度之間存在一定的關(guān)系 。 壓電式諧振傳感器應(yīng)用舉例 石英晶體微天平檢測精度非常高 。 在上硅片的中間部分制作硅微橋 、 激振電阻與拾振電阻 。 諧振式傳感器應(yīng)用舉例 振弦式傳感器應(yīng)用舉例 振梁式傳感器應(yīng)用舉例 振膜式壓力傳感器應(yīng)用舉例 振筒式傳感器應(yīng)用舉例 壓電式諧振傳感器應(yīng)用舉例 微型硅諧振式傳感器應(yīng)用舉例 √ √ √ √ √ √ 第 9章 諧振式傳感器 諧振式傳感器的類型與原理 諧振式傳感器的特性與設(shè)計要點 諧振式傳感器的轉(zhuǎn)換電路 諧振式傳感器應(yīng)用舉例 √ √ √ √ 第 9章作業(yè) 、 。 p14326 51— 微橋; 2— 激振電阻; 3—拾振電阻; 4— 上硅片; 5—下硅片; 6— 壓力膜 微型硅諧振式傳感器應(yīng)用舉例 不同之處是增加了氣體敏感膜 。 故普遍稱之為具有 ng(10- 9 g)級 的 質(zhì)量檢測精度 。 石英晶體微天平是以表面鍍有敏感薄膜的石英晶體作為敏感元件 , 以 AT切型石英晶體為換能元件 , 利用石英晶體的質(zhì)量 — 頻率變化關(guān)系 , 將待測物質(zhì)的濃度信號轉(zhuǎn)換成頻率信號輸出 , 從而實現(xiàn)濃度檢測 。 通過改變杠桿兩臂的比值 、 波紋管的截面積及配重來選擇合適的壓力 — 頻率轉(zhuǎn)換關(guān)系 。 拾振器 被測流體 激振器 放大器 固定塊 固定塊 振筒式傳感器應(yīng)用舉例 雙管式結(jié)構(gòu)可提高振動頻率的穩(wěn)定性 。 561243p1— 拾振線圈; 2— 振動膜片;3— 激振線圈; 4— 放大振蕩電路; 5— 壓力膜片; 6— 空腔 諧振式傳感器應(yīng)用舉例 振弦式傳感器應(yīng)用舉例 振梁式傳感器應(yīng)用舉例 振膜式壓力傳感器應(yīng)用舉例 振筒式傳感器應(yīng)用舉例 壓電式諧振傳感器應(yīng)用舉例 微型硅諧振式傳感器應(yīng)用舉例 √ √ √ 振筒式傳感器應(yīng)用舉例 振筒式傳感器主要用于測氣體壓力和密度等物理量 。 65測量電路F12347891— 圓環(huán); 9— 激振器; 3—振梁; 7— 拾振器; 6—放大振蕩電路; 8— 振桿 諧振式傳感器應(yīng)用舉例 振弦式傳感器應(yīng)用舉例 振梁式傳感器應(yīng)用舉例 振膜式壓力傳感器應(yīng)用舉例 振筒式傳感器應(yīng)用舉例 壓電式諧振傳感器應(yīng)用舉例 微型硅諧振式傳感器應(yīng)用舉例 √ √ 振膜式壓力傳感器應(yīng)用舉例 振膜式壓力傳感器的分辨力可以達(dá)到 ~ kPa/Hz, 精度可達(dá) %, 重復(fù)性可達(dá)十萬分之幾 , 長期穩(wěn)定性可達(dá)每年 ~ %, 這是一般模擬輸出的壓力傳感器所不能比擬的 。 圖示為其應(yīng)用 。 振弦式傳感器應(yīng)用舉例 它是利用振弦技術(shù)對傾斜角度進(jìn)行檢測 , 內(nèi)部有一個垂直重物 , 用振弦和彈性樞紐支撐著 。 測量時底座上的膜片與所要測量的地層面接觸 。 + Ec EcUr1( Ur2) u o1 ( u o2 )u3 以頻率的平方為輸出的轉(zhuǎn)換電路 低通濾波后 Uo= (Ur2t)/T, Ur2= (Ur1t)/T。 整形放大低通濾波器 u2u1Ur1Uo單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器fV—轉(zhuǎn)換電路 1u3Ur2低通濾波器 uo1uo2fV—轉(zhuǎn)換電路 2 以頻率的平方為輸出的轉(zhuǎn)換電路 u2觸發(fā)如圖所示的 CMOS單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 , 得到頻率仍為 f, 周期仍為 T, 但脈沖寬度為 t的方波 u3。 即使取特性曲線較直的一
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