諧振式傳感器的類型及優(yōu)缺點(diǎn)

諧振式傳感器的類型及優(yōu)缺點(diǎn)諧振式傳感器的種類許多，大體分為兩類：一類是基于機(jī)械諧振結(jié)構(gòu)諧振式傳感器；另一類是MOS環(huán)振式諧振傳感器。其中機(jī)械式諧振式傳感器應(yīng)用最廣。機(jī)械式諧振傳感器的振子可以有不同的結(jié)構(gòu)形式，圖所示為常見(jiàn)的a張絲狀、b膜片狀、c筒狀、d梁狀等，相應(yīng)的有振動(dòng)弦式、振動(dòng)膜式、振動(dòng)筒式、振動(dòng)梁式等諧振傳感器之分。通常振子的材料采納諸如鐵鎳恒彈合金等具有恒彈性模量的所謂恒模材料。但這種材料較易受外界磁場(chǎng)和四周環(huán)境溫度的影響。石英晶體在一般應(yīng)力下具有很好的重復(fù)性和最小的遲滯，其諧振子的品質(zhì)因素Q值極高，并且不受環(huán)境溫度影響，性能長(zhǎng)期穩(wěn)定，因此采納石英晶體作為振子可制成性能更加優(yōu)良的壓電式諧振傳感器。其振子通常采納振膜或振梁外形，但按振子上下表面外形它又分為e扁平形、f平凸形和g雙凸形三種，如圖2所示。表1給出了各種類型機(jī)械式諧振傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。

圖振子的結(jié)構(gòu)類型

表1各種類型機(jī)械式諧振傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域類型

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)

應(yīng)用領(lǐng)域

振弦式

傳感器

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔堅(jiān)固、測(cè)量范圍大、

靈敏度高、

測(cè)量電路簡(jiǎn)潔

對(duì)傳感器的材料和加工工藝要求很高，精度較低

廣泛用于大壓力的測(cè)量，也可用來(lái)測(cè)量位移、扭矩、力和加速度等

振膜式

傳感器

具有很好的穩(wěn)定性、重復(fù)性和較高的辨別率(一般可達(dá)0.3～0.5kPa/Hz)。精度可達(dá)0.01%，重復(fù)性可達(dá)十萬(wàn)分之幾的數(shù)量級(jí)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性可達(dá)每年0.01～0.02%

對(duì)傳感器的材料和加工工藝要求很高，精度較低

航空航天技術(shù)中大氣參數(shù)(靜壓及動(dòng)壓)的測(cè)量；它還常用來(lái)做標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量?jī)x器標(biāo)定其它壓力傳感器或壓力儀表。此外，它也可以測(cè)液體密度、液位等參數(shù)

振筒式

傳感器

遲滯誤差和漂移誤差小，穩(wěn)定性好，辨別率高以及輕巧、成本低

對(duì)傳感器的材料和加工工藝要求很高，精度較低

主要用于測(cè)量氣體的壓力和密度等

振梁式

傳感器

穩(wěn)定性好

抗干擾強(qiáng)

對(duì)傳感器的材料和加工工藝要求很高，精度較低

測(cè)靜態(tài)力和準(zhǔn)靜態(tài)力

壓電式

諧振傳感器

體積小，重量輕；穩(wěn)定性好；Q值可達(dá)40000；動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；抗干擾力量強(qiáng)(不受外界磁場(chǎng)干擾，靈敏