[发明专利]基于声激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于声激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）对待测音叉式石英晶振采用声波进行激励，声波的频率在音叉式石英晶振的固有频率附近进行扫描；（b）在对声波频率进行扫描的同时引入一束探测光入射至音叉式石英晶振的任意一个振臂的外侧面上，探测光打在振臂外侧面后产生的反射光与探测光所在平面呈竖直平面且该平面垂直于音叉式石英晶振的振臂外侧面；探测光与振臂外侧面所成角度为10°~80°；（c）采集固定在空间位置上的一个接收面接收到的反射光因反射方向变化引起的强度变化信息，并将其强度转化为相应的电信号，电信号变化幅度最大时表示此时音叉式石英晶振与声波发生共振；（d）对反射光的电信号进行解调，得到反射光强度变化量随扫描频率变化的频率响应曲线，根据频率响应曲线就可以得到待测音叉式石英晶振的固有频率。

2.如权利要求1所述的基于声激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，用于实现如权利要求1所述的方法；其特征在于，包括声激励装置以及光探测装置；所述声激励装置包括一个函数发生器（2）、与函数发生器（2）信号输出端相连接的用于激励待测音叉式石英晶振（3）的声波发生装置（12）；函数发生器（2）的同步信号输出端连接有一个锁相放大器（9），锁相放大器（9）的信号输出端连接有一个内设Labview软件的计算机（10），计算机（10）的信号输出端与函数发生器（2）的信号输入端相连接；所述光探测装置包括用于向待测音叉式石英晶振（3）任意一个振臂外侧面发射探测光的光发射装置以及固定在空间位置上的用于接收经振臂反射的反射光的汇聚透镜（7）和位于汇聚透镜（7）出射光路上的光电转换装置（8）；光电转换装置（8）的信号输出端与锁相放大器（9）的另一个信号输入端相连接；所述光发射装置发射的探测光打在振臂外侧面后产生的反射光与探测光所在平面呈竖直平面且该平面垂直于音叉式石英晶振（3）的振臂外侧面；探测光与振臂外侧面所成角度为10°~80°。

3.如权利要求2所述的基于声激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，声波发生装置（12）包括宽频域声波发生器（1）以及位于宽频域声波发生器（1）声波发射端口的导声管（11）；函数发生器（2）的信号输出端与宽频域声波发生器（1）的信号输入端相连接；所述导声管（11）的内径为3mm，长度50mm。

4.如权利要求2或3所述的基于声激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，所述声波发生装置（12）放置在一个三维调节架上；所述声波发生装置（12）的声波输出端口位于待测音叉式石英晶振（3）上方1~1.5mm。

5.如权利要求3所述的基于声激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，所述宽频域声波发生器（1）采用普通宽频域喇叭或超声波压电陶瓷片。

6.如权利要求4所述的基于声激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，所述宽频域声波发生器（1）采用普通宽频域喇叭或超声波压电陶瓷片。

7.如权利要求2或3所述的基于声激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，光电转换装置（8）采用光电探测器或位置探测器。

8.如权利要求2或3所述的基于声激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，所述光发射装置包括探测光源（5）以及驱动探测光源（5）的光源驱动器（4）；探测光源（5）的出射光路上设有一个准直透镜（6）；经准直透镜（6）准直后的探测光与音叉式石英晶振（3）振臂作用位置在距振臂上端0.3mm-1.5mm之间。

9.如权利要求4所述的基于声激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，所述光发射装置包括探测光源（5）以及驱动探测光源（5）的光源驱动器（4）；探测光源（5）的出射光路上设有一个准直透镜（6）；经准直透镜（6）准直后的探测光与音叉式石英晶振（3）振臂作用位置在距振臂上端0.3mm-1.5mm之间。

10.如权利要求9所述的基于声激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，所述探测光源（5）采用激光器或激光笔。