[发明专利]激励和拾振合一的电热激励-压阻拾振谐振梁压力传感器

摘要

激励和拾振合一的电热激励-压阻拾振谐振梁压力传感器，包括感压膜片、双端固支谐振梁、激励-拾振电阻和锁相闭环电路。被测压力直接作用于感压膜片的下表面并使其发生变形。感压膜片的变形引起固定于感压膜片上表面的双端固支谐振梁内应力发生变化，进而改变其一阶固有频率。跟踪谐振梁一阶固有频率的变化即可实现对被测压力的测量。本发明将激励电阻和拾振电阻合并为一个“激励-拾振”电阻，不仅简化了传感器结构，而且拾振信号频率为激励信号频率的三倍，拾振信号和激励信号在频域中相互分离，很好的解决了上述同频电容耦合干扰问题；同时大幅降低了电阻电热效应引起的谐振梁固有频率漂移。

主权项

激励和拾振合一的电热激励‑压阻拾振谐振梁压力传感器，包括：感压膜片(1)、双端固支谐振梁(2)、激励‑拾振电阻(3)和锁相闭环电路(4)；双端固支谐振梁(2)固定于感压膜片(1)的上表面，被测压力直接作用于感压膜片(1)的下表面并使感压膜片(1)发生变形，感压膜片(1)的变形引起双端固支谐振梁(2)的内应力发生变化，进而改变其固有频率，检测并跟踪谐振梁(2)的固有频率变化即可换算出被测压力值；其特征在于：所述检测并跟踪谐振梁(2)固有频率的实现为：将频率为ω的正弦电压信号ue(t)施加于激励‑拾振电阻(3)，一方面ue(t)起到激励作用，激励‑拾振电阻(3)产生的交变热功率引起的材料热膨胀效应驱动谐振梁(2)以频率2ω振动，由于压阻效应，激励‑拾振电阻(3)的阻值也以频率2ω随谐振梁(2)振动而变化；另一方面ue(t)起到调制作用，在激励‑拾振电阻(3)中产生频率为3ω的电流分量，该交变电流分量包含谐振梁(2)振动的相位信息，锁相闭环电路(4)利用谐振梁(2)振动的相位信息将谐振梁(2)的振动频率锁定于固有频率，实现了对固有频率的检测和跟踪。