【正文】 用 SAW諧振器代替延遲線構(gòu)成。 為了得到高靈敏度 ,傳播基片做得很薄 ,并且兩面拋光 ,從而提高耐壓強(qiáng)度 。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 96 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 SAW壓力傳感器原理結(jié)構(gòu) 放 大 器壓力 ( p )f ( p )? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 97 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 圖 SAW壓力傳感器的結(jié)構(gòu)圖 。 (b)單端對 ( b )( a )? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 94 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 雙端對的兩種結(jié)構(gòu) ( a ) ( b )? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 95 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 SAW壓力傳感器 ? 圖 SAW壓力傳感器的原理結(jié)構(gòu)圖 。 雙端對又有兩種結(jié)構(gòu) ,如圖 ， 即 IDT置于兩端的內(nèi)腔式 (圖 (a))和 IDT置于中間的外腔式 (圖 (b))。 它們的區(qū)別是 ,單端對僅有一IDT同時(shí)負(fù)擔(dān)發(fā)送和接收信號 。 如果按某種方式從腔體中取出能量 ,便可得到諧振器 ,類似體波振子的諧振狀態(tài) 。 當(dāng)表面波在基片上傳播時(shí) ,在聲阻抗不連續(xù)區(qū) (反射器 )產(chǎn)生相干反射 。 通常相應(yīng)的延遲相移 ωl/vφE,所以 ,起振的相位條件可寫為 2l nv? ?? () ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 92 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 3. SAW諧振器 ? SAW諧振器由 IDT和柵格反射器組成 。 當(dāng)放大器的增益可以補(bǔ)償延遲線的損耗同時(shí)又滿足一定的相位條件時(shí) ,振蕩器就可以起振 。 由發(fā)射換能器發(fā)射的表面波經(jīng)媒質(zhì)延遲被接收換能器接收 。 該電場可分解為垂直和水平兩個(gè)分量 ,可近似為橫場模等效 （ 圖(b)） 或縱場模等效 （ 圖 (c)） ,視壓電材料和切割方法的不同 ,選取其一 。 IDT是可逆的 ,既可用作發(fā)射換能器 ,用來激勵(lì) SAW,又可用作接收換能器 ,用來接收 SAW。 這些電極條互相交叉配置 ,兩端由匯流條連接在一起 ,其形狀如同交叉平放的兩排手指 ,故稱為叉指電極 ,該種換能器稱為叉指換能器（ InterdigitalTransducer,簡稱 IDT)。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 85 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? ? SAW的發(fā)射和接收是靠 SAW叉指換能器來實(shí)現(xiàn)的 。 一般是使待測量作用 SAW的傳播路徑 ,引起 SAW的傳播速度發(fā)生變化 ,從而使振蕩頻率發(fā)生變化 ,通過頻率的變化檢測待測量 。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 82 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 測量系統(tǒng)的方塊圖 A / D 變 換 器微 型 計(jì) 算 機(jī)頻 率 發(fā) 生 器顯 示 器 傳 感 器? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 83 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 6 0 5 6 1 0 6 1 5 6 2 0 6 2 5 6 3 05 0 01 0 0 01 5 0 0f / H z? / kg 測量的七種液體 (蒸餾水及六種不同配比的乙醇與水和丙三醇與水 )密度與頻率的關(guān)系 ,如圖 。 由微型計(jì)算機(jī)控制的頻率發(fā)生器激勵(lì)傳感器振動(dòng) ,晶片接收的信號經(jīng)A/D變換后輸給微型計(jì)算機(jī) ,由微型計(jì)算機(jī)算出頻率和密度 ,最后傳輸給顯示器顯示 。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 80 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 傳感器結(jié)構(gòu)示意圖 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 81 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 流過音叉液體密度的微小變化 ,會導(dǎo)致音叉共振頻率發(fā)生變化 ,關(guān)系式為 2A Bf? ??式中 ,ρ為液體密度 ,f為共振頻率 ,A、 B為定標(biāo)系數(shù) 。 音叉由不銹鋼管制作 ,其 Q值高達(dá) 800,接近一般音叉 ,可滿足檢測共振頻率微小變化的需要 。 實(shí)驗(yàn)表明 ,空氣中汞濃度在 3ppb以下或吸附汞量在 246ng以下 ,頻率變化是線性的 ， 如圖 。 一實(shí)驗(yàn)裝置用 9MHz的 AT切石英晶片 ,用真空沉積法在電極上沉積金膜 ,裝在晶體盒內(nèi) ,作為敏感元件 。 壓電汞蒸氣探測器是在石英晶片的電極上沉積金膜 。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 75 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 壓電傳感器實(shí)際應(yīng)用中一點(diǎn)接地示意圖 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 76 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 壓電汞蒸氣探測器 ? 石英晶片的共振頻率 f因附加到其上的質(zhì)量的增減而變化 ,即 622 .3 1 0 mffA?? ? ? ? 式中 ,Δf是共振頻率的變化 (Hz),Δm是涂層吸附的附加質(zhì)量 (g),A是涂層面積 (cm2)。消除這種接地回路噪聲信號的有效辦法是整個(gè)測量系統(tǒng)在一點(diǎn)接地 ,如圖所示。 ? 壓電傳感器在實(shí)際應(yīng)用中 ,地線的連接也十分重要。常閉型是在振蕩器起振時(shí) ,讓驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通；常開型是在振蕩器起振時(shí) ,讓驅(qū)動(dòng)器截止 。該系統(tǒng)實(shí)際上可起到料位開關(guān)的作用。 ? 當(dāng)物料升高接觸到壓電晶體時(shí) , 振蕩器停振 ,電壓比較器同相端相對于參考電壓變?yōu)榈碗娖?,電壓比較器輸出低電平 , V截止 ,負(fù)載中無電流流過。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 72 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 壓電式料位測量系統(tǒng)原理電路 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 73 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 當(dāng)沒有物料接觸到壓電晶體時(shí) ,振蕩器正常振蕩 ,經(jīng)調(diào)整 RP使電壓比較器同相輸入端的電壓大于參考電壓 ,故電壓比較器輸出為高電平 ,這個(gè)高電平使 V導(dǎo)通 。 在電壓比較器的反相端加有由 R R10和 Rw分壓器分壓的參考電壓 。振蕩器的振蕩頻率是壓電晶體的自振頻率 ,振蕩信號經(jīng) C2耦合到整流器。振蕩器是由運(yùn)算放大器 IC1和外圍 RC組成的一種常用自激方波振蕩器。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 69 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 破甲彈上的壓電引信的結(jié)構(gòu) ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 70 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 壓電引信原理電路 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 71 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 壓電式料位測量系統(tǒng) ? 壓電式料位測量系統(tǒng)原理電路如圖所示。彈丸一旦發(fā)射后 ,引信啟爆裝置即解除保險(xiǎn)狀態(tài) ,開關(guān) S從 a處斷開與 b接通 ,處于待發(fā)狀態(tài)。壓電引信的原理電路如圖所示。整個(gè)引信由壓電元件和啟爆裝置兩部分組成。它具有瞬發(fā)度高、安全可靠、不需要配置電源等特點(diǎn) ,常應(yīng)用于破甲彈上 ,對提高彈丸的破甲能力起著極其重要的作用。 通常多采用較大壓電常數(shù)的材料或多個(gè)壓電片組合來提高靈敏度 。 ? 由這個(gè)公式可見 ,通過選用較大的 m和 d就能提高靈敏度 。 通常 ,這種傳感器輸出 q與輸入加速度成正比 ,因此 ,就不難求出加速度 a。 眾多的壓電加速度傳感器分布在軸承等高速旋轉(zhuǎn)的要害部位 ,并用螺栓剛性固定在振動(dòng)體上 。 目前 ,對這種振動(dòng)的監(jiān)控 、 檢測 ,多數(shù)采用壓電加速度傳感器 。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 64 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 測溫儀電路框圖 熱敏振 蕩 器熱敏振 蕩 器選擇開關(guān)混 頻 器 計(jì) 數(shù) 器 1 0基準(zhǔn)振 蕩 器分 頻 器 門T2T1T1－ T210－ 210－ 310－ 4測 量 方 式 分 辨 能 力 ( ℃ )符號顯示進(jìn) 入 數(shù) 字 顯 示 器＋－差拍輸出數(shù)字輸出f ( T1) 或 f ( T2) f ( T2) 或 f0 1 0 f ( T2)≈ 2 8 M H z2 . 8 M H z f ( T1) ≈ 2 8 M H zT1T2f0? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 65 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 振動(dòng)和檢測 ? 振動(dòng)的監(jiān)控 、 檢測是壓電傳感器應(yīng)用的典型 。 如果采用一個(gè)傳感器測溫 ,傳感器相應(yīng)的熱敏振蕩信號與基準(zhǔn)振蕩器十倍頻后的信號混頻后輸出 ,輸出值除以 1000Hz/176。 該測溫儀能夠進(jìn)行 T1和 T2兩路的溫度測量 ,還能確定溫差 T1T2,轉(zhuǎn)換分辨率選擇開關(guān) ,可按 10 103或 104176。 C),熱惰性時(shí)間常數(shù)為 1s(在水中 )。 C,溫度頻率特性的非線性為 176。 其他性能指標(biāo)為 :分辨率 176。 為了降低熱惰性 ,壓電元件置于外殼的上蓋附近 ,使其與上蓋的間隙盡量小 。 當(dāng)諧振器的直徑為 ,表面曲率半徑約為 125mm時(shí) ,諧振頻率取 28MHz(三次諧波 ),可滿足上例要求 。 10′/9176。 C, 如果晶體的頻率溫度系數(shù)為 106176。 例如 ,要求溫度變化 1176。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級 ? 第三級 ? 第四級 ? 第五級 60 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 可根據(jù)溫度每變化 1176。 C。 C。 總的溫度系數(shù)可以從 20