[发明专利]一种利用三个LGS声表面波谐振器组成的应变传感器及测试方法

权利要求书

1.一种利用三个LGS声表面波谐振器进行应变测试的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：先将三个LGS声表面波谐振器组成的应变传感器使用耐高温无机胶粘合在待测物体同一水平位置上；

步骤2：使用一端具有SMA接头的高温同轴线连接三个LGS声表面波谐振器与矢量网络分析仪；带有SMA接头的一端连接矢量网络分析仪，将另一端同轴线剥开分成三股，分别连接三个LGS声表面波谐振器；在常温条件下，分别记录矢量网络分析仪显示的三个LGS声表面谐振器的初始谐振频率：第一LGS声表面波谐振器为f_0-0，第二LGS声表面波谐振器为f_0-90，第三LGS声表面波谐振器为f_0-x；

步骤3：当温度升高至T时，对待测物体及三个LGS声表面波谐振器组成的应变传感器施加应变，分别记录矢量网络分析仪显示的三个LGS声表面谐振器的谐振频率：第一LGS声表面波谐振器为f_0-0′，第二LGS声表面波谐振器为f_0-90′，第三LGS声表面波谐振器为f_0-x′；

步骤4：用步骤3记录的谐振频率减去步骤2对应的初始谐振频率，分别计算出第一LGS声表面波谐振器的谐振频率变化值Δf₀、第二LGS声表面波谐振器的谐振频率变化值Δf₉₀、第三LGS声表面波谐振器的谐振频率变化值Δf_x；

步骤5:根据步骤4计算出的谐振频率变化结果Δf₀、Δf₉₀和Δf_x，分别建立第一、第二和第三LGS声表面波谐振器谐振频率随着温度变化和应变变化的关系式(4)、(5)、(6)：

第一LGS声表面波谐振器：

第二LGS声表面波谐振器：

第三LGS声表面波谐振器：

其中：Δε表示应变变化，Δf₀、Δf₉₀和Δf_x分别表示第一、第二和第三LGS声表面波谐振器的谐振频率变化值；f_0-0、f_0-90和f_0-x分别表示第一、第二和第三LGS声表面波谐振器的初始谐振频率；c₀、c₉₀和c_x分别表示第一、第二和第三LGS声表面波谐振器应变变化的常数项；d₀,d₉₀,d_x分别表示第一、第二和第三LGS声表面波谐振器温度变化与应变变化耦合项的常数项；aΔT²表示二阶温度项；bΔT表示一阶温度项；ΔTΔε表示为温度变化与应变变化耦合项；

步骤6：通过求解方程组消除步骤5中各关系式的二阶温度项aΔT²和一阶温度项bΔT，然后再消除温度变化与应变变化耦合项ΔTΔε，得到式(11)：

通过式(11)即可求得待测物体应变变化Δε，从而得出待测物体应变的大小ε。

2.一种利用三个LGS声表面波谐振器组成的的应变传感器，用于如权利要求1所述的进行应变测试的测试方法，其特征在于：该应变传感器包括：第一LGS声表面波谐振器、第二LGS声表面波谐振器和第三LGS声表面波谐振器；第一LGS声表面波谐振器沿其声表面波传播方向与待测物体主应变相同方向设置于待测物体上，第二LGS声表面波谐振器沿其声表面波传播方向与待测物体主应变垂直方向设置于待测物体上，第三LGS声表面波谐振器沿其声表面波传播方向与待测物体主应变呈任意角度方向设置于待测物体上，其中任意角度是指除相同方向和垂直方向外的角度；三个LGS声表面波谐振器设置在待测物体的同一水平位置；三个LGS声表面波谐振器均包括LGS压电基底以及设置于LGS压电基底上的叉指和电极；三个LGS声表面波谐振器压电基底材料切向相同。