谐振式传感器

第1章 谐振式传感器的基础理论 1.1 概述 1.2 谐振现象 1.3 谐振式传感器的基本结构及闭环系统实现 1.3.1 传感器的基本结构 1.3.2 闭环系统的时域分析 1.3.3 闭环系统的复频域分析 1.4 谐振式传感器的敏感机理 1.4.1 传感器的输出方式 1.4.2 测量机理的讨论 1.5 谐振敏感元件的机械品质因数 1.5.1 机械品质因数定义及内涵 1.5.2 对传感器闭环系统的影响 1.5.3 提高机械品质因数的措施 1.6 谐振式传感器的动态特性 1.6.1 阶跃特性 1.6.2 正弦周期特性 1.7 谐振式传感器输出信号的检测方法 1.7.1 频率输出 1.7.2 相位差输出 1.7.3 幅值比输出 1.8 谐振式传感器的核心关键问题 1.9 谐振式传感器的特征与优势 1.10 谐振弹性敏感元件的材料 1.10.1 精密恒弹合金 1.10.2 单晶硅 1.10.3 熔凝石英 1.10.4 压电石英晶体 1.10.5 石墨烯 思考题 第2章 谐振式压力传感器 2.1 概述 2.2 基本工作原理 2.3 谐振弦式压力传感器 2.3.1 结构与原理 2.3.2 频率特性方程 2.3.3 激励方式 2.4 谐振膜式压力传感器 2.4.1 结构与原理 2.4.2 频率特性方程 2.5 电磁激励谐振筒式压力传感器 2.5.1 结构与原理 2.5.2 频率特性方程 2.5.3 激励方式 2.5.4 特性线性化与误差补偿 2.6 压电激励谐振简式压力传感器 2.6.1 结构与原理 2.6.2 压电激励特性 2.6.3 检测信号的转换 2.6.4 稳定的单模态自激系统的实现 2.6.5 双重模态的有关问题 2.7 石英振梁式压力传感器 2.7.1 结构与原理 2.7.2 频率特性方程 2.8 谐振式硅微结构压力传感器 2.8.1 结构与原理 2.8.2 频率特性方程 2.8.3 信号转换过程 2.8.4 梁谐振敏感元件的温度场模型与热特性分析 2.8.5 开环特性测试系统 2.8.6 闭环系统 2.9 具有差动输出的谐振式硅微结构压力传感器 2.9.1 结构与原理 2.9.2 频率特性方程 2.9.3 算例与分析 2.10 石墨烯谐振式压力传感器 2.10.1 石墨烯谐振器 2.10.2 石墨烯谐振式压力传感器的两种典型结构 2.10.3 石墨烯谐振式传感器需要解决的技术难点 思考题 第3章 谐振式惯性传感器 3.1 概述 3.2 基本工作原理 3.3 石英振梁式加速度传感器 3.4 谐振式硅微结构加速度传感器 3.5 石墨烯谐振式加速度传感器 3.6 压电激励谐振式圆柱壳角速度传感器 3.6.1 传感器的结构 3.6.2 顶端开口圆柱壳的固有振动 3.6.3 圆柱壳谐振敏感元件底端约束的特征 3.6.4 传感器的输出信号 3.7 静电激励半球谐振式角速度传感器 3.7.1 传感器的结构 3.7.2 顶端开口半球壳的固有振动 3.7.3 半球壳谐振敏感元件的耦合振动 3.7.4 半球壳谐振子环线方向振型的进动特性 3.7.5 旋转对半球壳谐振子频率特性和进动特性的影响 3.7.6 传感器的系统实现与输出信号 3.8 谐振式硅微结构角速度传感器 3.8.1 硅电容式表面微结构陀螺 3.8.2 直接输出频率的谐振式硅微结构陀螺 3.9 石墨烯谐振式角速度传感器 思考题 第4章 谐振式直接质量流量传感器 4.1 概述 4.2 基本工作原理 4.3 弹性测量管的固有振动 4.3.1 基本单元方程 4.3.2 流体速度的影响 4.3.3 流体内部压力的影响 4.3.4 弹性测量管系统固有振动的有限元方程 4.3.5 弹性直管固有振动的近似解析解 4.3.6 固有频率的计算与分析 4.4 测量的数学模型 4.4.1 质量流量的测量 4.4.2 科氏效应的有限元分析 4.4.3 密度的测量 4.4.4 双组分流体的测量 4.5 传感器稳定可靠工作的实现 4.6 信号检测方案及其传感器系统实现方式 4.6.1 质量流量的信号检测 4.6.2 传感器系统的实现方式 4.6.3 传感器的分类 4.7 主要应用领域及其特点 4.7.1 应用概况 4.7.2 特点 4.8 干扰因素及其抑止 4.8.1 压力损失 4.8.2 测量气体流量 4.8.3 含有气体的液体 4.8.4 含有固体的液体 4.8.5 流体工况或物性参量对测量的影响 4.8.6 非线性振动与工频干扰的影响 思考题 第5章 声表面波谐振式传感器 5.1 概述 5.2 声表面波叉指换能器 5.2.1 基本特性 5.2.2 基本分析模型 5.3 声表面波谐振敏感元件 5.3.1 结构与原理 5.3.2 频率的温度稳定性 5.4 SAW谐振式应变传感器 5.5 SAW谐振式压力传感器 5.5.1 结构与原理 5.5.2 差动检测模式的特性方程 5.6 SAW谐振式加速度传感器 5.6.1 结构与原理 5.6.2 频率特性方程 5.6.3 动态特性分析 5.7 SAW谐振式角速度传感器 5.8 SAW谐振式流量传感器 5.8.1 结构与原理 5.8.2 频率特性方程 5.9 SAW谐振式湿度传感器 5.10 SAW谐振式气体传感器 5.10.1 传感器的工作原理 5.10.2 薄膜与传感器特性之间的关系 思考题 主要参考文献