CN201653603U - 一种基于悬臂梁的声表面波式力传感器 - Google Patents

一种基于悬臂梁的声表面波式力传感器 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种基于悬臂梁的声表面波式力传感器，包括悬臂梁和声表面波谐振器。其中，声表面波谐振器又包括压电基片、输入换能器、输出换能器、放大器和移相电路。压电基片粘切在悬臂梁的表面上。当悬臂梁受力时，悬臂梁会产生形变，同时压电基片也会产生形变，导致于声表面波谐振器的输出频率随着力的大小变化而变化。本实用新型主要应用于力的测量，具有功耗低、稳定性高、抗干扰性能强、重复性及可靠性好，便于大规模批量生产的优点，能够满足一些要求传感器抗干扰性能强、稳定性高的场合。

Description

一种基于悬臂梁的声表面波式力传感器
技术领域
本实用新型涉及力传感器领域，特别是涉及一种基于悬臂梁的声表面波式力传感器。
背景技术
传统的力学传感器的种类繁多，如电阻应变片力传感器、半导体应变片力传感器、压阻式力传感器、电感式力传感器及电容式力传感器等。虽然传统的力传感器的工艺成熟、价格低廉等优点而获得了广泛的应用，但是在稳定性高和干扰性能强的场合下，传统的力学传感器不能满足要求。
声表面波器件和弹性钢板相结合制作的基于悬臂梁的声表面波式力传感器能发挥声表面波器件功耗低、稳定性高、抗干扰性能强、重复性及可靠性好，便于大规模批量生产的优点，能够满足一些要求传感器抗干扰性能强、稳定性高的场合。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于悬臂梁的声表面波式力传感器，能够满足要求传感器抗干扰性能强、稳定性高的场合。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于悬臂梁的声表面波式力传感器，包括悬臂梁和声表面波谐振器，其中，所述的声表面波谐振器包括压电基片、输入换能器、输出换能器、放大器和移相电路，所述的压电基片粘切在所述的悬臂梁的表面上；所述的压电基片的表面上制有所述的输入换能器和输出换能器；所述的输入换能器与所述的放大器的输入端相连接，所述的放大器的输出端与所述的移相电路的输入端相连接，所述的移相电路的输出端与输出换能器相连接。
所述的基于悬臂梁的声表面波式力传感器的压电基片采用压电材料制作而成。
所述的压电材料为石英。
所述的基于悬臂梁的声表面波式力传感器的悬臂梁采用弹性钢板制成。
所述的基于悬臂梁的声表面波式力传感器的输入换能器为输入叉指换能器；所述的输出换能器为输出叉指换能器。
由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型采用声表面波器件和弹性钢板制作而成，具有功耗低、稳定性高、重复性及可靠性好，便于大规模批量生产的特点，并且由于本实用新型输出的是频率信号，所以抗干扰性能强。
附图说明
图1是本实用新型中基于悬臂梁的声表面波式力传感器结构示意图；
图2是本实用新型中声表面波谐振器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实用新型的实施方式涉及一种基于悬臂梁的声表面波式力传感器，包括悬臂梁和声表面波谐振器。其中，声表面波谐振器包括压电基片、输入换能器、输出换能器、放大器和移相电路。所述的压电基片采用压电材料(如石英)制作而成，悬臂梁用弹性钢板制成；所述的压电基片粘切在悬臂梁的表面上；所述的压电基片的表面上制有所述的输入换能器和输出换能器；所述的输入换能器与放大器的输入端相连接，放大器的输出端与移相电路的输入端相连接，移相电路的输出端与输出换能器相连接。其中，所述的输入换能器为输入叉指换能器，输出换能器为输出叉指换能器。
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1所示的是本实用新型中基于悬臂梁的声表面波式力传感器结构示意图。图2所示的是基于悬臂梁的声表面波式力传感器中声表面波谐振器的结构示意图。将使用弹性钢板制成的悬臂梁1的一端固定、另一端加载力F。在压电基片3的表面上制作输入叉指换能器4和输出叉指换能器5。输入叉指换能器4与放大器6的输入端相连接，放大器6的输出端与移相电路7的输入端相连接，输出叉指换能器5与移相电路7的输出端相连接，从而可构成声表面波谐振器2。压电基片3粘切在悬臂梁1的表面上。
当悬臂梁1的一端加载力F时，由弹性钢板制成的悬臂梁1产生弹性形变，同时声表面波谐振器2的压电基片3也产生同样的形变，该形变会引起声表面波谐振器2的谐振频率发生变化，即就是说，声表面波谐振器2的谐振频率随着加载力F变化而变化，从而达到测量加载力F的目的。当悬臂梁产生的形变比压电基片的形变大得多时，压电基片损坏。
不难发现，由于本实用新型采用声表面波器件和弹性钢板制作而成，所以具有功耗低、稳定性高、重复性及可靠性好，便于大规模批量生产的特点，同时由于本实用新型的力传感器的输出是频率信号，所以抗干扰性能强。

Claims (5)

1.一种基于悬臂梁的声表面波式力传感器，包括悬臂梁(1)和声表面波谐振器(2)，其中，所述的声表面波谐振器(2)包括压电基片(3)、输入换能器(4)、输出换能器(5)、放大器(6)和移相电路(7)，其特征在于，所述的压电基片(3)粘切在所述的悬臂梁(1)的表面上；所述的压电基片(3)的表面上制有所述的输入换能器(4)和输出换能器(5)；所述的输入换能器(4)与所述的放大器(6)的输入端相连接，所述的放大器(6)的输出端与所述的移相电路(7)的输入端相连接，所述的移相电路(7)的输出端与输出换能器(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的基于悬臂梁的声表面波式力传感器，其特征在于，所述的压电基片(3)采用压电材料制作而成。
3.根据权利要求2所述的基于悬臂梁的声表面波式力传感器，其特征在于，所述的压电材料为石英。
4.根据权利要求1所述的基于悬臂梁的声表面波式力传感器，其特征在于，所述的悬臂梁(1)采用弹性钢板制成。
5.根据权利要求1所述的基于悬臂梁的声表面波式力传感器，其特征在于，所述的输入换能器(4)为输入叉指换能器；所述的输出换能器(5)为输出叉指换能器。
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