諧振式傳感器（resONator sensor），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�；�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)，是當(dāng)今人們研究的重點(diǎn)。

　　諧振式傳感器  諧振式傳感器（resONator sensor），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�；�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)，是當(dāng)今人們研究的重點(diǎn)。

　　諧振式傳感器的優(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。 

　　諧振式傳感器的特征優(yōu)勢(shì) 

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

　　① 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； 

　　② 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； 

　　③ 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； 

　　 ④ 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
干擾性強(qiáng)，穩(wěn)定性好。   

　　諧振式傳感器的種類 

　　按諧振元件的不同，諧振式傳感器可分為振弦式、振筒式、振梁式、 振膜式和壓電諧振式等。 

　　1、振弦式傳感器  以拉緊的金屬弦作為敏感元件的諧振式傳感器。當(dāng)弦的長(zhǎng)度確定之后，其固有振動(dòng)頻率的變化量即可表征弦所受拉力的大小,通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路,就可得到與拉力成一定關(guān)系的電信號(hào)。振弦的固有振動(dòng)頻率f與拉力T的關(guān)系為，式中l(wèi)為振弦的長(zhǎng)度，ρ為單位弦長(zhǎng)的質(zhì)量。振弦的材料與質(zhì)量直接影響傳感器的精度、靈敏度和穩(wěn)定性。鎢絲的性能穩(wěn)定、硬度、熔點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度都很高,是常用的振弦材料。此外,還可用提琴弦、高強(qiáng)度鋼絲、鈦絲等作為振弦材料。振弦式傳感器由振弦、磁鐵、夾緊裝置和受力機(jī)構(gòu)組成。振弦一端固定、一端連接在受力機(jī)構(gòu)上。利用不同的受力機(jī)構(gòu)可做成測(cè)壓力、扭矩或加速度等的各種振弦式傳感器。

　　2、振筒式傳感器  以振動(dòng)的金屬薄圓筒為敏感元件的諧振式傳感器。振筒的固有振動(dòng)頻率決定于筒的形狀、大小、材料的彈性模量、筒的應(yīng)力和周圍介質(zhì)的性質(zhì)。被測(cè)參量的變化使得筒的某一物理特性被改變，從而改變了筒的固有振動(dòng)頻率，通過(guò)測(cè)量筒的振動(dòng)頻率即可達(dá)到測(cè)量被測(cè)參量的目的。振筒式傳感器已經(jīng)發(fā)展到較高水平，主要用于測(cè)量氣體壓力和密度等。

　　3、 振梁式傳感器  以彈性梁為敏感元件的諧振式傳感器。振梁的固有振動(dòng)頻率隨它兩端所受的力而變化，通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路就可獲得與被測(cè)力成一定關(guān)系的頻率信號(hào)。振梁一般連接于彈性受力機(jī)構(gòu)上以感受被測(cè)壓力。振梁式傳感器用于測(cè)量靜態(tài)或緩變壓力。

　　4、振膜式傳感器  以圓形恒彈性合金膜片為敏感元件的諧振式傳感器。膜片的固有振動(dòng)頻率隨膜片上所受壓力的變化而變化，通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路就可獲得與被測(cè)壓力成一定關(guān)系的頻率信號(hào)。振膜式傳感器廣泛用于壓力測(cè)量，它由空腔、壓力膜片、振動(dòng)膜片、激勵(lì)線圈、拾振線圈和放大振蕩電路組成。在空腔受壓力影響時(shí),壓力膜片即發(fā)生變形,裝在壓力膜片支架上的振膜則因支架角度改變而發(fā)生剛度變化。膜片的振動(dòng)頻率取決于振膜的剛度、壓力膜片和支架的剛度。在振膜的兩側(cè)分別放置激勵(lì)線圈和拾振線圈。工作時(shí)，激勵(lì)線圈接通交變電流而使膜片產(chǎn)生振動(dòng)，拾振線圈則將所感應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)送往放大振蕩電路，該信號(hào)經(jīng)放大后又正反饋給激勵(lì)線圈，使振膜保持它固有頻率的振動(dòng)。激勵(lì)線圈和拾振線圈還可以用兩個(gè)壓電元件代替，其結(jié)構(gòu)也可做成使振膜直接感受被測(cè)壓力。作為拾振器的壓電元件利用正壓電效應(yīng)將振動(dòng)信號(hào)送往放大器，該信號(hào)經(jīng)放大后又正反饋到作為激振器的壓電元件，利用逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)激勵(lì)以維持膜片的振動(dòng)。為提高穩(wěn)定性，壓電元件的固有振蕩頻率應(yīng)遠(yuǎn)離振膜的固有振蕩頻率，并設(shè)置高頻衰減網(wǎng)絡(luò)抑制高頻振蕩。 

　　諧振式傳感器設(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。

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