物联网传感技术——谐振式传感器

谐振式传感器

基于机械谐振技术，以谐振元件作为敏感元件而实现测量的传感器称为谐振式传感器。谐振式传感器自身为周期信号输出（准数字信号），只用简单的数字电路即可转换为易与微处理器接口的数字信号，同时其重复性、分辨力、稳定性十分优良。

• 特点：
  1）输出是准数字信号，易于处理。
  2）系统功耗小、稳定性好、抗干扰性好。
  3）传感器处于谐振状态：输出自动跟踪输入，重复性好，灵敏度、分辨率、精确度高。
  4）整体式结构，无活动部件，机械结构牢固，可靠性好。
• 缺点：
  1）要求材料质量较高。
  2）加工工艺复杂、生产周期长、成本较高。
  3）其输出频率与被测量的关系往往是非线性的，必须进行线性化处理才能保证良好的精度。

谐振式传感器的工作原理与结构组成

1.1 工作原理

任何弹性体都具有固有振动频率，当外界的激励可以克服阻尼力时，它就可能产生振动，其振荡频率与弹性体的固有频率、阻尼特性及激励特性有关。若激励的频率与弹性体的固有频率相同、大小刚好可以补充阻尼的损耗时，该弹性体即可作等幅连续振荡，振动频率为其自身的固有频率，当被测量变化时，引起振动系统等效刚度或等效质量发生变化，从而致使弹性体的固有频率发生变化。

1.2 结构组成

1.3 谐振子的品质因数

振筒式传感器

振弦式传感器

作业

• 试述振筒式压力传感器的工作原理。
  （见上）
• 谐振式传感器输出信号的测量为什么用周期法比频率法精度高？
  无论采用哪种测量方法，由于计数器只能整数计数而产生±1的计数误差，从而提高标准频率信号的频率就可以减小测量误差提高测量精度，而测频法受到信号本身频率大小的限制，所以精度比较低。例如周期法采用1Mhz的标准信号测量1Khz的谐振频率信号，比测频法的精度高。