串聯(lián)諧振諧振式壓力傳感器原理

利用諧振元件把被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)的壓力傳感器。它是諧振式傳感器的重要應(yīng)用方面，主要有振弦式壓力傳感器(見(jiàn)振弦式傳感器)、振筒式壓力傳感器(見(jiàn)振筒式傳感器)、振膜式壓力傳感器(見(jiàn)振膜式傳感器)和石英晶體諧振式壓力傳感器(見(jiàn)石英晶體諧振式傳感器)。

　　諧振式壓力傳感器原理

　　諧振式傳感器是指利用諧振原理將被測(cè)量變化轉(zhuǎn)換成諧振頻率變化的傳感器。基于諧振技術(shù)的諧振式傳感器，自身為周期信號(hào)輸出(準(zhǔn)數(shù)字信號(hào))，只用簡(jiǎn)單的數(shù)字電路即可轉(zhuǎn)換為微處理器容易接受的數(shù)字信號(hào)。諧振式傳感器的重復(fù)性、分辨率和穩(wěn)定性等非常優(yōu)良，又便于和微處理器直接結(jié)合組成數(shù)字控制系統(tǒng)。

　　諧振式壓力傳感器原理優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用

　　諧振式傳感器具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、分辨率高、精度高 以及便于數(shù)據(jù)傳輸、處理和存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)。主要用于測(cè)量壓力，也用于測(cè)量轉(zhuǎn)矩、密度、加速度和溫度等。

　　諧振式壓力傳感器原理的特征優(yōu)勢(shì)

　　相對(duì)其它類(lèi)型的傳感器，諧振式傳感器的本質(zhì)特征與優(yōu)勢(shì)是：

　?、?輸出信號(hào)是周期的，被測(cè)量能夠通過(guò)檢測(cè)周期信號(hào)而解算出來(lái)。 這一特征決定了諧振式傳感器便于與計(jì)算機(jī)連接，便于遠(yuǎn)距離傳輸;

　?、?傳感器系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，處于諧振狀態(tài)。這一特征決定了傳感器系統(tǒng)的輸出自動(dòng)跟蹤輸入;

　?、?諧振式傳感器的敏感元件即諧振子固有的諧振特性，決定其具有高的靈敏度和分辨率;

　?、?相對(duì)與諧振子的振動(dòng)能量，系統(tǒng)的功耗是極小量。這一特征決定了傳感器系統(tǒng)的抗。

　　諧振式壓力傳感器原理設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　① 諧振子的選擇及其振動(dòng)特性(即振動(dòng)模態(tài)，包括諧振頻率和振 型)的分析、計(jì)算，確定諧振子的實(shí)際結(jié)構(gòu)、參數(shù)及所敏感的振動(dòng)特征參數(shù)。這部分工作的核心是建立諧振式傳感器的模型，優(yōu)化出一個(gè)高q值、高靈敏度的諧振子;

　?、?檢測(cè)源、激勵(lì)源的選擇以及諧振子的配合問(wèn)題。主要包括它們與諧振子的相對(duì)位置的選擇與激勵(lì)能量大小的確定;

　?、?檢測(cè)信號(hào)的接收、處理、轉(zhuǎn)換及按幅相條件設(shè)計(jì)的。對(duì)于靈敏頻率的諧振式傳感器要在滿量程內(nèi)綜合考慮，而敏感幅值比、相位差的諧振式傳感器要合理設(shè)計(jì)出“雙閉環(huán)"系統(tǒng)，并選擇好參考位置。

　?、?引入恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)償機(jī)制，解算檢測(cè)信號(hào)，給出被測(cè)量。