【正文】 頻率為 ).( 349π21π21ee mkCLf ??).( 33922e klBL ? ).( 31922e lBmC ? 閉環(huán)式轉(zhuǎn)換電路 ).( 349π21π21ee mkCLf ?? 若將橫向剛度 k＝ p2T/l代入上式 ， 即可得到式 ()。 RR2和場(chǎng)效應(yīng)管 V組成 負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò) ， R R 二極管 VD和電容 C支路控制場(chǎng)效應(yīng)管的柵極電壓 。 起振后 ， V截止 ， 負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)起穩(wěn)定輸出信號(hào)幅度的作用 。 A為振子 ， RE為貼在振子上的應(yīng)變片 。 IC1的輸出信號(hào)經(jīng) C R5及 C R6兩級(jí)相移 ， 以滿足電路自激振蕩的要求 。 三極管 V是功放 。 如圖所示 ， 傳感器工作在 5 MHz的初始頻率上 ， 經(jīng)倍頻器乘以 40， 由差頻檢測(cè)電路得到它與 5 MHz基準(zhǔn)振蕩器 (也乘以 40)的頻率差 ， 再送入計(jì)數(shù)器 。 (a)電阻布置 閉環(huán)式轉(zhuǎn)換電路 由于微橋的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于其寬度 ， 應(yīng)變主要沿長(zhǎng)度方向 。 按圖 (b)所示連接成拾振橋路 ， 靈敏度可比單個(gè)壓敏電阻大 1倍 。 (b)拾振橋路 (a)電阻布置 閉環(huán)式轉(zhuǎn)換電路 圖 (c)為自激測(cè)量系統(tǒng) 。 RtUPRUP22c o s22d2s??? ，(c)閉環(huán)自激測(cè)量系統(tǒng) 其中 閉環(huán)式轉(zhuǎn)換電路 當(dāng)滿足正反饋條件 ， 且 ?等于諧振頻率的 1/2時(shí) ， 即可按諧振頻率振蕩 。 (c)閉環(huán)自激測(cè)量系統(tǒng) 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 √ √ 以頻率的平方為輸出的轉(zhuǎn)換電路 諧振式傳感器輸出信號(hào)的頻率一般與被測(cè)量的開方成正比 。 為提高測(cè)量精度 ， 采用以 f 2為輸出的轉(zhuǎn)換電路 ， 則線性度可達(dá) ～ %。 u1經(jīng)放大整形后得到頻率為 f的方波 u2。 t與 f無(wú)關(guān) ， 是常量 。 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 頻率 — 電壓轉(zhuǎn)換電路如圖所示 ， u3高電平期間三極管截止 ， 場(chǎng)效應(yīng)管柵極低電位而導(dǎo)通 ， 輸出等于輸入 ， u3低電平期間三極管導(dǎo)通 ， 場(chǎng)效應(yīng)管柵極高電位而截止 ， 輸出等于零 。 所以 ).( 369221r221ro fUTUU tt ??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 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 √ √ √ 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(jì)要點(diǎn) 諧振式傳感器的轉(zhuǎn)換電路 諧振式傳感器應(yīng)用舉例 √ √ √ 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 振弦式傳感器應(yīng)用舉例 振弦式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固 、 測(cè)量范圍大 、 靈敏度高 、 測(cè)量電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn) ， 廣泛用于大壓力的測(cè)量 ， 也可用來(lái)測(cè)位移 、 扭矩 、 力和加速度等 。 振弦式傳感器應(yīng)用舉例 圖示是測(cè)地層壓力用的振弦式壓力傳感器 。 1652 11109873 41— 夾緊裝置； 2— 膜片； 3— 振弦； 4— 線圈； 5— 鐵心； 6— 電纜； 7— 絕緣材料； 8— 塞子；9— 蓋子； 10— 支架； 11— 底座 振弦式傳感器應(yīng)用舉例 通過(guò)調(diào)整端蓋上的螺釘 ， 使得無(wú)加速度作用時(shí) ， 質(zhì)量塊左右兩側(cè)振弦的諧振頻率相同 。 8765421361— 固定弦； 2— 質(zhì)量塊； 3— 激振磁鐵； 4— 端蓋； 5— 螺釘；6— 振弦； 7— 殼體； 8— 引線孔 振弦式傳感器應(yīng)用舉例 振弦式加速度傳感器具有靈敏度高 、 測(cè)量范圍大 、 耐沖擊等特點(diǎn) ， 既可用于火箭 、 導(dǎo)彈的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中 ， 又可用于航空與地面重力測(cè)量 、 地震測(cè)量 、 爆破振動(dòng)與地基振動(dòng)測(cè)量 ，它比通常的擺式加速度計(jì)更優(yōu)越 。 當(dāng)被測(cè)物傾斜角度發(fā)生變化 ， 導(dǎo)致重物的重心轉(zhuǎn)動(dòng) ， 從而使振弦的張力發(fā)生變化 。 美國(guó)基康公司是該類傾斜傳感器的著名生產(chǎn)廠家 。 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 √ 振梁式傳感器應(yīng)用舉例 用彈性圓環(huán)作為敏感元件，可測(cè)靜態(tài)力和準(zhǔn)靜態(tài)力。因只有單根振梁，非線性誤差較大。 因此 ，常用于航空航天技術(shù)中 ， 用來(lái)測(cè)量大氣參數(shù) (靜壓及動(dòng)壓 )， 并通過(guò)計(jì)算機(jī)求飛行速度 、 飛行高度等飛行參數(shù)；它還常用來(lái)做為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量?jī)x器 ， 標(biāo)定其他壓力傳感器或壓力儀表 。 振膜式壓力傳感器應(yīng)用舉例 壓力膜片 5的支架上固定著振動(dòng)膜片 2，被測(cè)壓力 p進(jìn)人空腔之后 ， 壓力膜片發(fā)生變形 ， 支架角度改變 ，使振動(dòng)膜片張緊 ， 剛度變化 ， 固有頻率也發(fā)生改變 。 如圖所示為 單管式密度傳感器結(jié)構(gòu) 。 但管子對(duì)兩端固定塊有反作用力 ， 將引起基座運(yùn)動(dòng) ， 導(dǎo)致測(cè)量誤差 。 兩管的振動(dòng)頻率相同但振動(dòng)方向相反 ， 對(duì)固定基座的作用相互抵消 ， 不引起基座運(yùn)動(dòng) 。 1 2 31— 波紋管； 2— 拾振線圈； 3— 激振線圈 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 √ √ √ √ 壓電式諧振傳感器應(yīng)用舉例 用兩個(gè)相對(duì)的波紋管實(shí)現(xiàn)壓力差的傳遞 ， 采用杠桿形成繞支點(diǎn)的力矩并傳遞給力敏石英振子作用力 。 殼體所包圍的空間抽成真空 。 實(shí)驗(yàn)得知 ， X向切割或 Y向切割時(shí) ， 其諧振頻率有較大的溫度系數(shù) 。 特別適合生物分子的檢測(cè) ， 可廣泛用于臨床化學(xué) 、 藥物分析 、 環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)等諸多領(lǐng)域 。 10 MHz基頻的晶振 ， 質(zhì)量變化 1 ng時(shí) ， 頻率變化 Hz。 壓電式諧振傳感器應(yīng)用舉例 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 √ √ √ √ √ 微型硅諧振式傳感器應(yīng)用舉例 下硅片中間部分的壓力膜作為 一次敏感元件 ， 直接感受被測(cè)壓力 。 硅微橋作為 二次敏感元件 ， 間接感受被測(cè)壓力 。 置于被測(cè)氣體之中時(shí) ， 微梁表面的敏感膜吸附氣體分子 ， 微橋質(zhì)量增加 ， 使橋的諧振頻率減