石英晶體諧振式傳感器 vibrating silicon crystal transducer 以石英晶體諧振器作為敏感元件的諧振式傳感�。石英晶體諧振器是用石英晶體�(jīng)過適�(dāng)切割后制�,當(dāng)被測參量�(fā)生變化時,它的固有振動頻率隨之改�,用基于壓電效應(yīng)(見壓電式傳感器)的激勵和測量方法就可獲得與被測參量成一定關(guān)系的頻率信號。石英晶體諧振式傳感器的精度�,響�(yīng)速度較快,常用于測量溫度和壓��
早期的石英晶體溫�-頻率傳感器采用具有非線性溫度-頻率特性的石英晶體諧振器制�。在�(fā)�(xiàn)具有線性溫度-頻率特性的石英晶體切型�,這種溫度傳感器的諧振器采用LC切型的平凸透鏡石英晶體塊制�,其直徑約為�(shù)毫米,凸面曲率半徑約�100毫米以上。諧振器封裝于充氦氣的管殼內(nèi),在傳感器電路中利用它的壓電效�(yīng)和固有振動頻率隨溫度變化的特性構(gòu)成熱敏振蕩器,它的基本諧振頻率為28兆赫。電路中另有一個振蕩頻率為2.8兆赫的基�(zhǔn)振蕩�,它通過十倍頻后輸出一�28兆赫的參照頻�。兩個振蕩器的輸出經(jīng)門電路相加送往混頻器得到差頻輸出信號,它是被測溫度與基�(zhǔn)溫度(即基準(zhǔn)振蕩器的溫度)之差與1000�/℃(溫度系數(shù))的乘積,因此該差頻輸出信號記錄了被測溫度的變化。由時間選擇開關(guān)�(chǎn)生不同的時間控制信號作為選通脈�,以獲得不同的分辨率。線性石英晶體-頻率傳感器可用于熱過程流動速度不高、間隔時間較長的各種高精度溫度測量的場合以及多路遙控系統(tǒng)、水底探測等方面,還可用它制成高分辨率的直讀式數(shù)字自動溫度計(jì)�
這種傳感器所采用的諧振器是用厚度切變振動模式AT切型石英晶體制作�。諧振器可制成包括圓片形振子和受力機(jī)�(gòu)的整體式或分離式�(jié)�(gòu)。振子有扁平�、平凸形和雙凸形三種,受力機(jī)�(gòu)為環(huán)繞圓片的�(huán)形或圓筒彀圖2是振子和圓筒為整體式�(jié)�(gòu)的諧振器的結(jié)�(gòu)�。振子和圓筒由一整塊石英晶體加工而成,諧振器的空腔被抽成真空,振動兩�(cè)上各有一對電極。圓筒和端蓋�(yán)格密�。石英圓筒能有效地傳遞周圍的壓力。當(dāng)電極上加以激勵電壓時,利用逆壓電效�(yīng)使振子振動,同時電極上又出現(xiàn)交變電荷,通過與外電路相連的電極來補(bǔ)充這種電和�(jī)械等幅振蕩所需的能�。當(dāng)石英振子受靜�(tài)壓力作用時,振動頻率�(fā)生變�,并且與所加壓力成線性關(guān)系。在此過程中石英的厚度切變模量隨壓力的變化起了主要作�。與分離式結(jié)�(gòu)相比整體式結(jié)�(gòu)的主要優(yōu)�(diǎn)是滯后小、頻率穩(wěn)定�。但它的�(jié)�(gòu)�(fù)�、加工困�、成本也�。壓力傳感器的諧振器還有振梁�,也是由AT切型石英晶體制成,振梁橫跨于諧振器中�。在振梁的兩端上下對稱設(shè)置四個電極,用于激勵振動和拾取頻率信號。當(dāng)振梁受拉伸力�,其諧振頻率提�,反之則頻率降�。因此輸出頻率的變化可反映輸入力的大小�
這種傳感器的�(yōu)�(diǎn)是對溫度、振動、加速度等外界干擾不敏感、穩(wěn)定性好、品�(zhì)因數(shù)高、動�(tài)響應(yīng)特性好��
維庫電子�,電子知�,一查百��
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