石英谐振器力灵敏度温度系数特性分析

力灵敏度温度系数是石英谐振器产生湿漂的主要原因之一，而且这种温漂不能用差频方法消除，因此，它是影响石英谐振式力传感器测量精度的主要原因，文中给出了测量误差与力灵敏度温度系数之间的定量关系，并得到实验验证。阐述了力灵敏度温度系数的物理意义，分析确定了标定温度的方法。在一定温度范围内使用的石英晶体谐振器，既要有一定的分辨率又要使其测量结果不受温度影响，为此提出了石英谐振器最佳取向选取原则。     

石英谐振式力传感器的温度特性及其自补偿

石英谐振式力传感器的温度特性是实际应用中一个需重点考虑的性能参数。本文通过分析石英晶体谐振器在基频谐振与三次谐波振动下所表现出的不同频率——温度特性，对石英谐振式力传感器的相应温度特性进行了分析研究，并提出了传感器温度特性的自补偿方法。实验结果表明，同时测量同一传感器在不同振动模式下的频率，可在一定精度上实现传感器工作温度的自测，从而可在不另增加测温元件的条件下实现传感器温度特性的补偿。     

采用柔性铰链罗伯威尔结构的石英谐振式力传感器

介绍了一种采用柔性铰链构成的罗伯威尔结构和ＡＴ－切精密石英谐振器组成的石英谐振式力传感器。柔性铰链无间隙、无机械摩擦、充分体现材料的性能,传感器只由弹性体和谐振器两个部分组成,力的传递环节少,误差小可靠性高。通过调整柔性铰链的尺寸,可以得到不同量程的传感器。解决了整体式石英谐振式力传感器加工困难、成本高和组合式环节多、精度不高的缺点,为石英谐振式力传感器找到了一种较为合适的结构,使石英本身优良的性能得到发挥。研制了精度较高、成本较低、数字量输出的石英谐振式力传感器,并且给出了传感器的精度指标。     

接触表面形貌对石英谐振式力传感器蠕变的影响

石英谐振式力传感器是一种新型的数字式传感器,本文研究了由柔性铰链组成的弹性体和ＡＴ－切石英谐振器构成的石英谐振式力传感器的蠕变特性的影响因素。石英谐振式力传感器的蠕变主要是由于粘弹性的胶粘剂造成的,本文以描述表面形貌的ＷＡ 模型和粗糙度微峰模型为基础,建立了蠕变与接触表面形貌和安装预紧力之间关系的模型。理论计算和实验结果表明,蠕变与接触表面形貌和安装预紧力分别近似地成反比和正比。不同接触表面粗糙度对蠕变影响的对比实验结果表明,随着表面粗糙度的减小,传感器的蠕变误差下降     

谐振式SAW压力传感器敏感元件研究与设计

量程和温度特性是传感器的两个主要指标,SAW压力传感器的量程由基片材料的结构尺寸决定,温度效应一般采用双端对谐振器来消除,目前关于两个谐振器的位置确定还没有一个确定的方法。通过力学分析得出了圆形石英膜片的半径、厚度、和最大载荷的关系;对石英圆形膜片的应力应变关系进行了有限元数值计算,得出了正负应力在圆形石英膜片的分界点,为设计SAW谐振式压力传感器的物理结构和合理的安排谐振器的位置提供了依据。     

频率测量与滤波方法的研究

石英谐振式力传感器用于称重测量时,后续电路对频率的测量存在快速性和准确性相矛盾的问题,本文研究设计了一种实用有效的测频方法和滤波方法,使刷新显示时间小于０．３秒,测频精度达到１０＾－５。     

微机电系统压力传感器抗干扰系统设计

鉴于传统的硅基MEMS压阻式压力传感器普遍存在温度漂移和时间漂移误差,本文采用恒温控制和恒流源自校正方法针对上述问题设计和研究了一种MEMS压力传感器抗干扰系统。首先,简单介绍了传感器的各项参数和温漂、时漂原理。其次,设计并制作了传感器相关外部抗干扰电路。最后,对该系统进行实验测试。结果表明,抗干扰系统能减小传感器温漂和时漂误差,热零点漂移的绝对值由恒温前的0.0652%FS/℃降至恒温后的0.00788%FS/℃,热灵敏度漂移的绝对值由0.118%FS/℃降至0.0153%FS/℃,时漂补偿后预测误差由-3.436~0.875 kPa降低至-2.086~1.765 kPa。该设计对MEMS压力传感器温漂、时漂补偿等抗干扰方面的研究具有一定参考价值。     

液相中石英晶体传感器的双调制原理

传统的调频式石英晶体传感器工作于液相中时，无法区分引起频率偏移的两种不同效应：质量负载和液体阻尼。通过研究石英晶体串联谐振电路的放大和反馈特性，推导出石英晶体谐振器的振幅变化与其动态阻抗的变化成正比，由此分析了双调制式（调频调幅）石英晶体传感器的基本原理，提出特征阻尼理论来区分液相中的质量负载和液体阻尼效应。结果表明，特征阻尼系数ｋｃ０值与晶体表面的固体和液体性质无关，只与晶体谐振器自身的参数有关，如基频、电极面积等，由液体阻尼引起的频率偏移等于石英晶体振幅变化与特征阻尼系数的比值。     

石英晶体谐振器电参模型及其对测量精度的影响

使用通用的阻抗计法测量石英晶体谐振器的谐振频率和其它电参数,由于分布参数的存在,其实际电参数模型不同于理论模型,这种差别是造成测量误差的主要原因之一,分析两模型间的差别及其对测量结果影响的函数关系,并据此采用改进的测量方法,可以显著提高测量精度。     

有限元法在谐振式硅微机械加速度计设计中的应用

谐振式硅微机械加速度计是新型高精度的微机电系统传感器，作者选用双端固定音叉作为谐振器，设计了一种硅微谐振式加速度计，设计中，使用了有限元分析软件进行了大量辅助分析，对传感器的工作情况进行了仿真。通过模拟和计算，预先估算出谐振器固有频率、应力分布情况以及传感器基本性能参数，这对传感器工艺流程设计及结构改进具有重要意义，有限元分析结果显示，传感器的灵敏度大约为2Hz/g。     

FBG传感器温度性能及温度补偿实验

FBG温度传感器可以用于测温,在其他参量监测中,还用它作温度补偿.本文对FBG及其传感器的温度性能进行实验研究,旨在研究FBG传感器的温度灵敏度及提高温度补偿精度的方法.结果表明:从实验中得到的温度灵敏度与理论分析结果非常吻合;使用低膨胀材料做工作片基底,用高膨胀材料做补偿片基底,可以有效地减小温度补偿误差,提高测量精度.     

双膜片石英谐振式力传感器设计及其性能研究

将石英谐振器分别假设为正交各向异性体和各向同性体 ,利用有限元法对其进行失稳时临界力的计算和分析 ,得出了传感器结构稳定性与谐振器厚度及支撑条件的关系。在此基础上 ,对传感器结构进行了改进 ,并对单、双膜片结构传感器的各种性能进行了实验研究 ,得出如下结论 :传感器由单膜片结构改制成双膜片结构后 ,其非线性误差、滞后误差、重复性误差和蠕变误差普遍降低 ,滞后和重复性指标的提高尤为显著 ;另外 ,双膜片结构传感器的抗偏载及横向冲击能力大大增强 ,可靠性明显提高     

影响石英晶振器品质因素的特征参数的研究

从理论上研究了粘附微小针尖后造成石英晶振的品质因素Q值降低的原因,通过实验得出合适的针尖直径、长度等参数,使石英晶振的Q值大大地提高,从而提高仪器检测的灵敏度。     

相位法激光测距系统

为了提高测量精度,论述了相位法激光测距的原理和提高测量精度的方法.着重对频率产生电路、差频测相和数字鉴相电路进行了比较深入的分析与讨论.从理论上论证了差频测相的原理,举例说明了数字鉴相对测量精度的影响.最后针对频率漂移、相位测量等原因引起的测量误差,提出了相应的解决措施,提高了系统的测量精度和稳定性.     

应用开腔测试毫米波各向异性介质的介电常数

从理论上研究了开腔测试各向异性介质。分析了开腔中单轴晶体的场分布得出了测量单轴晶体介电常数的公式,并在8mm频段用平凹型开腔测量了石英晶体的介电常数.实验结果与理论分析吻合良好。     

a-石英晶体和铜块间手性不对称宏观力的研究

研究a-石英晶体和无手性物质间由Moody提出的有效势所产生的宏观力,发现这种宏观力是手性依赖的．根据a-石英晶的非简单群P3-21的表示,分析宏观力表达式中的矩阵元．结果表明,a-石英晶体中价电子的不对称分布和选择定则不能使这种宏观力相消为零．因此得出结论,存在一种新的宏观力,可能使等效原理破坏．最后讨论它的量级．     

基于振弦式传感器的测频系统设计研究

为确保监测振弦式传感器数据采集的准确性,提出了一种用多周期测频的方法,来实现振弦式传感器频率的测量.同时设计出了具体的硬件电路,系统硬件分为3个模块单元:温度补偿电路、测振电路、激振电路、应用AT89C52单片机来达到对多周期测频方案的实现、实用电路,该电路具有的特点为:测频范围宽和测量精度高等,并且应用AT89C52...     

具有低通滤波的改进电压型磁链观测器

针对现有算法在PWM波反电动势输入时磁链观测精度很差的问题,采用了一种改进的电压型磁链观测算法,在现有算法的基础上增加了一个低通滤波器和一个用于补偿低通滤波器引起的幅值和相位误差的补偿环节.根据所采用的低通滤波器形式,利用时间相量分析方法,推出了滤波误差补偿公式,并在不同的同步速情况下分析比较,确定最佳补偿系数.仿真结果证明,新算法在PWM波反电动势输入情况下仍具有很高的磁链观测精度,可以有效地消除积分漂移误差.将新算法用于一永磁同步电动机无位置传感器控制系统,仿真证明了新算法的可行性及有效性.     

全对称谐振式压力传感器结构设计与仿真分析

提出了一种基于侧向驱动的全对称谐振式压力传感器结构.谐振结构采用侧向梳齿电容驱动,既保证了驱动力的线性特性,又由于本身的空气阻尼为滑膜阻尼,可以取得较高的品质因子.另外,设计的差分电容结构能进一步提高器件的检测灵敏度.经过ANSYS 10.0的仿真分析总结出谐振结构固有频率受结构参数影响的规律,确定了量程为0～550 kPa的谐振式压力传感器具体尺寸,其灵敏度达到了22.602 Hz/kPa;分析了温度对谐振结构固有频率的影响,得到-20～60℃下的热灵敏度温度系数为-1.8233 Hz/℃,为后续的温度补偿提供依据;最后通过分析谐振结构的频域响应特性,最终确定了传感器的频域特性曲线以及不同阻尼比下传感器的品质因子.为谐振式压力传感器真空封装的真空度选择提供参考.