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感知“利”器:耦合谐振的谐振式应变传感器

2017年12月19日 作者: 暂无评论 343+ 0

应变 传感器 又称应变计(strain gauge)是一种常用的传感器,它利用了弹性材料(金属、合金、半导体或者金属陶瓷)的压阻特性来检测被测结构的正应变与剪切应变,它广泛应用 于结构健康监测中,覆盖的应用领域包括土木工程、机械、航天、医疗以及可穿戴系统等。strain gauge

相比于传统的应变片,硅基谐振式应变传感器具有灵敏度高、温漂小、准数字化输出、抗干扰能力强等特点,是一类高性能的应变传感器。

硅基谐振式应变传感器一般采用双端固支音叉结构(Double Ended Tuning Fork,DETF)的谐振式传感器。通过将两根双端固支梁并联,并使两根梁的振动反相,形成音叉结构,来获得较高的品质因数(Q值)。

目前,硅基谐振式应变传感器的主要问题在于,硅微机械结构受空气阻尼的影响较大,在常压下难以获得较高的Q值,必须采用真空封装,而目前较成熟的微机械真空封装技术一般需要超过400度的高温工艺或者需要使用低渗透率的封装材料并结合吸气剂,这两类工艺与硅基谐振式应变传感结构的兼容性较差。

日本横河电机株式会社研制的高精度谐振式 压力传感器 中采用了一种H型谐振式应变敏感结构。该结构采用均质的H型梁,通过电磁驱动使H型梁的4个臂振动,通过电磁检测振动频率随应力的变化。由于该结构为均质硅结构,没有金属引线,可以采用高温的硅外延工艺实现真空封装。但是,该结构必须采用电磁驱动、电磁检测,当用作应变传感器时,电磁铁的封装难度大。

原文地址: http://www.eeboard.com/news/ganzhiliqi/

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