【正文】 感器A 閉環(huán)式轉(zhuǎn)換電路 電路停振時(shí) ， 輸出信號(hào)等于零 ， 場(chǎng)效應(yīng)管零偏 ， 其漏源極對(duì) R2的并聯(lián)作用使負(fù)反饋電壓近似等于零 ， 從而大大削弱了負(fù)反饋回路的作用 ， 使回路增益大大提高 ，有利于起振 。 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(gè)振蕩電路的 正反饋網(wǎng)絡(luò) 。 至于其他阻尼 (如空氣阻尼 )， 就像LC并聯(lián)回路存在阻尼 (如線圈電阻 )一樣 ， 由外接電路補(bǔ)充一定的能量即可克服 。 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(chǎng)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(chǎng)力 FC則始終和彈性力大小相等方向相同 ， 即認(rèn)為 振弦動(dòng)能和彈性能的相互轉(zhuǎn)化是由磁場(chǎng)力FC促成的 。 閉環(huán)式轉(zhuǎn)換電路 曾指出 ， 在振弦起振后的振蕩過程中 ，外加電流只是克服阻尼作用 ， 不使能量損失 。 連續(xù)激勵(lì)方式不同 ，轉(zhuǎn)換電路也不同 。 線圈兼有激振和拾振兩種作用 ， 有利于減小傳感器體積 。 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(lì)方式 的振弦式諧振傳感器的轉(zhuǎn)換電路 。 前者是由單獨(dú)的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào) ， 后者是由拾振環(huán)節(jié)的信號(hào)通過正反饋?zhàn)鳛榧?lì)信號(hào) 。 它們各有優(yōu)缺點(diǎn) ， 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(jì)成其他形式的結(jié)構(gòu) 。 諧振式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 諧振式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 一個(gè)良好的振弦夾緊裝置應(yīng)滿足： ① 抗滑能力強(qiáng) ， 弦在長期受拉或反復(fù)激發(fā)振動(dòng)的情況下 ， 夾頭不松動(dòng)； ② 加工簡單 ， 安裝方便 ， 發(fā)生故障后易于拆卸 ， 并能重復(fù)使用； ③ 易于調(diào)整弦的初始頻率 ，安裝和調(diào)頻時(shí)能保證振弦不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) 。固接方法有兩種 ① 將振弦兩端與支架及運(yùn)動(dòng)部分焊接； ② 用夾緊裝置將振弦夾緊 。 振弦式傳感器工作時(shí) ， 振弦處于張緊狀態(tài) 。 PF1 F 2 諧振式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 諧振式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 在 電磁法激勵(lì)振弦 的方式中 ， 磁鐵一般用AlNiCoⅤ 硬磁合金 ， 激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈應(yīng)垂直放置 ， 以防它們之間直接耦合 。 圖中P為永久磁鐵 ， 材料為 AlNiCoⅤ 硬磁合金 ， F F2為磁極 。 鐵 對(duì)需要采用磁鐵激勵(lì)振蕩或進(jìn)行信號(hào)測(cè)量的諧振式傳感器 ， 磁場(chǎng)可由 永久磁鐵 產(chǎn)生 ， 也可用 直流電磁鐵 。 ).(/)/( 12 289 00 ffQ D?? ??? 諧振式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) (4)減小溫度誤差 。 ).(/)/().()/(12 2892792100mffQAQD???????x 諧振式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 要提高 Q， 必須提高振子的固有頻率 f0， 也就必須采用彈性模量高 、 剛度大 、 質(zhì) 量小且參數(shù)穩(wěn)定的振子材料 。 ).(/)/().()/(12 2892792100mffQAQD???????x?1A ()??1 ? 2?00AmA/m212/2/mA 2/mA 諧振式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 顯然 ， Q值反映了諧振子阻尼比的大小及振動(dòng)中消耗能量快慢的程度 ， 同時(shí)也反映了幅頻特性曲線諧振峰陡峭的程度 ， 即振子 選頻能力 的強(qiáng)弱 。 Q的定義為 ).(每周因阻尼損耗的能量 每周平均存儲(chǔ)的能量 269?Q 諧振式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 對(duì)阻尼系數(shù) x1的弱阻尼系統(tǒng) ， 利用諧振子的幅頻特性可得 ?1A ()??1 ? 2?00AmA/m212/2/mA 諧振式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 式中 ， ? ?2對(duì)應(yīng)的幅值增益為 ， 稱為 半功率點(diǎn) 。 諧振式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) (3)提高穩(wěn)定性 。 通過適當(dāng)選擇振子的參數(shù)來提高靈敏度 。 ① 選擇合適的工作點(diǎn)和最佳工作頻段 ， 也可在轉(zhuǎn)換電路中進(jìn)行非線性校正；② 采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)來減小非線性 、 提高靈敏度 ， 同時(shí)還可減小溫度等外界因素的影響； ③ 采用厚度切變振動(dòng)模式 AT切型石英晶體制作石英振子 ， 能得到線性的輸出輸入特性 。 1432hl5p 諧振式傳感器的特性 諧振式傳感器的特性與設(shè)計(jì)要點(diǎn) 諧振式傳感器的特性 諧振式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) √ 諧振式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 子 振子設(shè)計(jì)主要從以下幾方面考慮 。 腔壁受靜態(tài)壓力 p作用時(shí) ， 引起振子應(yīng)力發(fā)生變化 ， 導(dǎo)致振子諧振頻率變化 ， 而 諧振頻率 f的變化與所加壓力 p呈線性關(guān)系 ， 這種靜應(yīng)力 — 頻移效應(yīng)主要是 E66隨壓力 p變化而產(chǎn)生的 。 ph2 rl 諧振式傳感器的特性 (4)壓電式諧振傳感器 石英振子壓力傳感器采用 厚度切變 振動(dòng)模式 AT切型 石英晶體制成 ， 用一整塊石英加工出振子和圓筒 ， 端蓋是密封的 ， 空腔被抽成真空 。 lph 諧振式傳感器的特性 (2)振膜式諧振傳感器 膜片受到壓力 p作用時(shí) ， 諧振頻率 f與膜片中心靜 撓度 Wp的關(guān)系及 Wp與 p的關(guān)系分別為 ).()().(22916132191442310pEhrhWchWhWcffppp??????????++?式中 ， c c為常數(shù) 。 通過差頻電路測(cè)得兩弦的頻率差 ， 則不僅能提高靈敏度 ，還可減小非線性 。 諧振式傳感器的特性與設(shè)計(jì)要點(diǎn) 諧振式傳感器的特性 諧振式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 諧振式傳感器的特性 對(duì)圖示振弦式傳感器 ， 其諧振頻率如式 ()所示 。 因此 ， 分析其特性時(shí)不僅要分析其輸出輸入關(guān)系 、 靈敏度等 ， 還要分析其非線性誤差 。 振子在激勵(lì)脈沖作用下起振后做振幅逐漸衰減的振動(dòng) ， 衰減到一定程度后再次激勵(lì) ， 使振幅再次達(dá)到最大值 ，重新開始下一輪衰減振動(dòng) 。 拾振電阻受到交變的應(yīng)力作用 ， 阻值周期性變化 ， 通過正反饋電路使硅微橋按諧振頻率振動(dòng) 。 用半導(dǎo)體擴(kuò)散工藝 ， 在硅微橋上表面中部制作 激振電阻 ， 在一端制作 壓敏拾振電阻 。 這樣就可組成自激振蕩電路 ，使梁在一階彎曲狀態(tài)下起振 ， 通過正反饋維持等幅振蕩 。 當(dāng)一組電極加上某方向的電場(chǎng)時(shí) ， 因逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生 厚度切變 ， 矩形梁段變成平行四邊形；電場(chǎng)反向 ， 平行四邊形的傾斜也反向 。 對(duì)振子材料為石英晶體的諧振式傳感器 ， 用金屬蒸發(fā)沉積法在石英振梁上下表面對(duì)稱地設(shè)置四個(gè)電極 。 通過外接電路形成正反饋 ， 使振弦維持連續(xù)振動(dòng) 。 這種方法在振弦中無電流通過 。若絕緣材料的熱膨脹系數(shù)與振弦的熱膨脹系數(shù)差別大 ， 則易產(chǎn)生溫度誤差 。 若外接電勢(shì)略大于上述感應(yīng)電勢(shì) ， 還可消除其他阻尼的影響 。 振弦在運(yùn)動(dòng)過程中切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì) ， 該電勢(shì)通過外接閉合回路形成電流 ， 使振弦受到大小正比于運(yùn)動(dòng)速度 、 方向和運(yùn)動(dòng)速度相反的磁場(chǎng)力的作用 ， 此即電磁阻尼 。 若不考慮阻尼 ， 外接線路無需