早期的石英晶体温度 - 频率传感器是使用具有非线性温度 - 频率特性的石英晶体谐振器制造的。
在找到具有线性温度 - 频率特性的石英晶体切割后,该温度传感器的谐振器由LC切割的平凸透镜石英晶体块制成,其直径约为几毫米,凸曲率半径约为100mm或者更多。
谐振器封装在充满氦气的外壳中,该外壳利用其压电效应和作为温度函数的固有振动频率构建在传感器电路中。
基本谐振频率为28 MHz。
该电路还有一个振荡频率为2.8 MHz的参考振荡器,在10倍后输出28 MHz的参考频率。
两个振荡器的输出由门相加并发送到混频器以获得差频输出信号,即测量温度与参考温度(即参考振荡器的温度)之间的差值和1000 Hz / °C(温度系数)产品,因此差频输出信号记录测量温度的变化。
时间选择开关产生不同的时间控制信号作为选通脉冲,以实现不同的分辨率。
线性石英晶体频率传感器可用于各种高精度温度测量情况,其中热过程具有低流速和长间隔,以及多通道远程控制系统和水下检测。
它还可用于进行高分辨率直读。
数字自动温度计。
在这种传感器中使用的谐振器是使用厚度剪切振动模式AT切割石英晶体制造的。
谐振器可以制造成单件式或单独的结构,包括盘形振动器和力接收机构。
振动器具有扁平形状,扁平凸形和双凸形三种,并且力接收机构是围绕圆形件的环形或圆柱形。
图2是谐振器的结构图,其中振动器和圆柱体是整体结构。
振动器和气缸由单片石英晶体加工而成。
谐振器的空腔被抽空,振动的每一侧都有一对电极。
气缸和端盖紧密密封。
石英圆筒有效地传递周围的压力。
当激励电压施加到电极时,振动器通过逆压电效应振动,并且交替电荷出现在电极上,并且电气和机械等幅振荡所需的能量由连接到外部电路的电极补充。
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当石英振荡器受到静压时,振动频率改变并与施加的压力成线性关系。
在此过程中,石英的厚度剪切模量随压力的变化起主要作用。
与分体式结构相比,单片结构的主要优点是滞后小并且频率稳定性极好。
然而,其结构复杂,加工困难,并且成本高。
压力传感器的谐振器也是振动梁型,并且也由AT切割的石英晶体制成,并且振动梁横跨谐振器的中心。
四个电极对称地设置在振动梁的两端,用于激励振动并拾取频率信号。
当振动梁受到拉力时,其共振频率增加,否则频率降低。
因此,输出频率的变化可以反映输入力的大小。
这种传感器的优点是对外部干扰(如温度,振动,加速度等)不敏感,稳定性好,品质因数高,动态响应特性好。