[发明专利]微梁超谐波同步共振信号倍频调谐放大装置

说明书

所述基于超谐波同步共振信号倍频调谐放大装置，包括静电激励振动装置、超谐波同步共振倍频信号调谐装置两部分。静电激励振动装置由低频微梁、低频压电控制块、固定端、静电驱动电极、底座、直流电压电源、信号源和导线组成。超谐波同步共振倍频信号调谐装置由低频微梁、低频压电控制块、固定端、高频压电控制块、高频微梁、信号采集传感器、耦合连接块和导线组成。设计适当的低频压电控制电压和高频压电控制电压，让低频微梁和高频微梁满足倍频同步条件，能实现倍频信号动态调谐，改变倍频信号的频率。

技术领域

本发明专利是一种振动信号倍频放大装置，特别是一种微梁基于超谐波同步共振信号倍频调谐放大装置，属于振动信号发生领域。

背景技术

振动信号的提取广泛应用于机械振动研究、汽车系统、传感器等领域中。在振动信号的提取中，如何消除外部因素对信号的影响是决定信号精度的主要因素。基于信号倍频原理的倍频技术成为微波频率放大的主要方法之一，其电路和关键器件性能研究与制备成为近年来研究的焦点问题。但是，真空电子学信号源存在体积大、驱动电压高等问题；半导体电子学非线性电路产生幂级数信号，存在互调信号密集导致滤波困难和能量分散造成信噪比低的问题。超谐波共振和同步共振等都可实现倍频振动，还能实现振幅激增、能量耗散抑制等，提高传感器的性能指标。

发明内容

本发明针对振动信号难以提取的现状，提供一种振动信号提取的装置。

本发明专利解决其技术问题所采用的方案是：所述基于超谐波同步共振信号倍频调谐放大装置，包括静电激励振动装置、超谐波同步共振倍频信号调谐装置两部分。所述静电激励振动装置由低频微梁、低频压电控制块、固定端、静电驱动电极、底座、直流电压电源、信号源和导线组成。所述低频微梁左端与固定端固定连接，右端与低频压电控制块固定连接，低频压电控制块与固定端固定连接；所述静电驱动电极位于低频微梁的正下方，固结于底座上，长度比低频微梁短一些；低频微梁的左端通过导线连接交流信号源的左端，交流信号源的左端通过导线连接直流电压电源上端，直流电压电源下端接地。

所述超谐波同步共振倍频信号调谐装置由低频微梁、低频压电控制块、固定端、高频压电控制块、高频微梁、信号采集传感器、耦合连接块和导线组成。所述高频微梁左端与固定端固定连接，右端与高频压电控制块固定连接，高频压电控制块与固定端固定连接；所述低频微梁左端与固定端固定连接，右端与低频压电控制块固定连接，低频压电控制块与固定端固定连接；所述低频微梁左端与耦合连接块上端固定连接，耦合连接块下端与高频微梁固定连接；信号采集传感器粘贴固定在高频微梁上表面上，高频微梁振动时，信号采集传感器采集振动信号，经带通滤波器滤波后产生高频倍频信号。

低频微梁在交流信号激励作用下产生受迫振动；当交流信号源激励频率接近于低频微梁固有频率三分之一时，低频微梁会产生超谐波共振；当高频微梁的固有频率为低频微梁固有频率N倍时，高频微梁与低频微梁产生同步共振，高频微梁产生激励频率3N倍的谐波振动，实现超谐波同步共振的倍频振动；信号采集传感器采集倍频振动信号，经带通滤波器滤波后产生高频倍频信号。

当向低频压电控制块施加控制电压时，低频压电控制块沿着低频微梁轴向产生轴向力，低频微梁在轴向力的作用下固有频率发生改变，达到频率调谐的作用；当向高频压电控制块施加控制电压时，高频压电控制块沿着高频微梁轴向产生轴向力，高频微梁在轴向力的作用下固有频率发生改变；设计适当的低频压电控制电压和高频压电控制电压，让低频微梁和高频微梁满足倍频同步条件，能实现倍频信号动态调谐，改变倍频信号的频率。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.静电驱动方法是一种无接触驱动方法，测量干扰因素少，测量灵敏度高。

2.基于超谐波和同步组合共振信号倍频放大调谐装置结构简单，能够与微机电芯片集成制造。

附图说明

图1微梁静电驱动装置图；；

图2微梁组合共振信号倍频装置图