石英音叉扫频及性能测试教学科研系统

为了测定石英增强光声光谱气体传感系统的谐振频率与品质因数,同时服务于《高频电子线路》中R-L-C选频电路的教学需求,促进教学与科研的充分融合,设计并实现了一种石英音叉扫频及性能测试系统.首先分析了石英音叉的R-L-C电学模型,采用Matlab软件对模型做了仿真分析.研制了跨阻放大电路,用于放大正弦激励或外加声场作用下的石英音叉输出信号.利用锁相放大器、跨阻放大器、信号发生器、LabVIEW信号平台,建立了石英音叉扫频及性能测试系统.利用给定的石英音又及该测试系统,在真空封装及去除外壳两种情况下,分别测试了石英音叉的等效电学参数、谐振频率、品质因数等性能.该系统既融合了R-L-C选频电路的基本知识,又拓展了基于石英音叉的科研应用案例.实际应用表明,石英音叉扫频及性能测试系统满足R-L-C选频电路的实验教学需求以及石英增强光声光谱技术的科研需要,取得了较好的教学与科研应用效果.     

一种石英晶体谐振器频率粗调机系统

设计一个基于单片机及OPLD的针对32768Hz石英谐振音叉片进行自动加工的机器,该机器用于实现对石英音叉片谐振频率及阻抗的磨削调整。分析了机器结构及磨削机理,并根据多个参考变量设计加工算法以提高加工效率与产品精度。通过一个串口通信网络实现多机器的加工数据通信以增强生产管理效能。     

双端音叉式硅微谐振器的电修调

双端音叉式硅微谐振器在制造过程中的误差会造成两根振梁谐振频率存在差异,这种差异严重降低了双端音叉式硅微谐振器的品质因数,进而造成传感器精度降低等问题。该文利用电容式传感器存在静电负刚度效应的原理,采用改变直流预载电压的电调整方法对振梁的刚度进行修调,从而精确地将两根振梁的谐振频率调整到一致。对这种方法进行了试验验证,试验结果验证了这种电修调的可行性。电修调可以有效提高双端音叉硅微谐振器的品质因数。     

频率制远动装置中的压电音叉

本文讨论压电音叉滤波器、压电音叉振荡器的特性以及音叉的制造工艺。给出了一种压电音叉的设计曲线。我们得到了下列的性能指标:1.温度频率稳定系数是-8×10~(-6)/℃;2.3(分贝)带宽是2 c/s。     

双H型石英音叉陀螺驱动信号频率跟踪算法的研究

为提高双H型石英音叉陀螺驱动信号的稳定性,基于DSP设计了一种数字化闭环控制电路,依据双H型石英音叉陀螺在串联谐振频率点处工作时驱动叉指振动的幅度随频率变化的影响最小,通过相位控制实现了驱动信号频率的跟踪,并利用希尔伯特变换产生了一对正交的参考信号用作相位检测.实验结果表明,双H型石英音叉陀螺工作稳定后,驱动信号频率跟踪算法的相位标准差为4mrad,精度达到0.003 4Hz.     

基于机器视觉的音叉式表晶谐振裸片分选方法研究

针对表面未被银的32768Hz手表用晶体谐振音叉裸片自动检测分选的要求,提出了一种基于机器视觉的晶片自动上料及分选方法并实现了相应的系统,介绍了分选系统的总体结构,着重阐述了视觉分选模块的工作原理,讨论了相应的机器视觉处理算法.实验结果表明该方法能有效地检测音叉片相应外观参数,达到自动分选的目的.     

基于机器视觉的音叉式表晶谐振裸片分选方法研究

针对表面未被银的32768Hz手表用晶体谐振音叉裸片自动检测分选的要求,提出了一种基于机器视觉的晶片自动上料及分选方法并实现了相应的系统,介绍了分选系统的总体结构,着重阐述了视觉分选模块的工作原理,讨论了相应的机器视觉处理算法.实验结果表明该方法能有效地检测音叉片相应外观参数,达到自动分选的目的.     

有限元法在谐振式硅微机械加速度计设计中的应用

谐振式硅微机械加速度计是新型高精度的微机电系统传感器，作者选用双端固定音叉作为谐振器，设计了一种硅微谐振式加速度计，设计中，使用了有限元分析软件进行了大量辅助分析，对传感器的工作情况进行了仿真。通过模拟和计算，预先估算出谐振器固有频率、应力分布情况以及传感器基本性能参数，这对传感器工艺流程设计及结构改进具有重要意义，有限元分析结果显示，传感器的灵敏度大约为2Hz/g。     

硅微谐振式加速度计2种谐振结构比较

硅微谐振式加速度计多采用双端固定音叉(DETF)作为谐振结构,而传统的单根振梁结构也具有其独特优势。该文通过理论分析、有限元仿真和实验验证,给出了2种谐振结构的比较结果:单根振梁结构的标度因数约为DETF的1.76倍;随着工作环境气压的增大,DETF结构的机械品质因数Q从单根振梁结构的1.95倍(气压为0.01 Pa)减小至1.12倍(气压为86.8 Pa)。此外,由于国内现有微加工工艺限制,加工得到的DETF结构2根振梁的谐振频率存在一定误差,给外围电路的设计造成了一定困难。     

用于油井井下环境的MEMS应变传感器

本文给出来一种应用于油井井下恶劣环境下的SiC MEMS谐振应变传感器。该传感器是一个质量平衡双端音叉（BDETF）,由沉积在硅基板的3C-SiC薄膜制备而得。该器件在大气环境下,从室温到300℃以上均可振荡。对该器件施加10000g的冲击（垂直于器件表面）而无损失和谐振频率漂移。该传感器具有66Hz/με,这与目前的硅传感器相当。     

RLC串联电路的求解及电流曲线的分析

应用拉格朗日方程对非线性RLC串联电路的暂态过程进行了求解,对所得到的解析解进行了分析,得到了非线性RLC电路的一些普遍特征.通过对RLC串联谐振电路中的谐振态量分析说明,给出谐振态量与电路参数、品质因数的关系式,说明了谐振电流曲线的非对称性,对实际应用具有一定的参考价值.     

谐振式光纤陀螺中全保偏环形谐振腔的研究

对谐振式光纤陀螺中全保偏环形谐振腔及其定向耦合器进行了理论和实验研究,推导了谐振条件的解析表达式,并分析了谐振腔基本参数对谐振特性的影响。通过压电陶瓷对光纤谐振腔进行调制,记录输出特性曲线,得到了保偏环形谐振腔的谐振特性。最后给出了实验结果及测试曲线。并提出了在谐振系统中应加以解决的问题,为下一步系统的工作奠定了理论及实验基础。     

共振核反应产额曲线的退卷积处理

在利用共振核反应测元素浓度的深度分布时,共振宽度和能量歧离等严重影响测量的精度。本文详细讨论了对共振核反应产额曲线作退卷积处理的原理和方法,介绍了自行编写的一组通用程序,并对处理结果作了举例说明。实际应用表明,我们采用的方法能有效地减小共振宽度,能量歧离等的影响,适用于多种类型的产额曲线处理。尤其当元素的分布区域比较窄时,退卷积处理可大大改善对元素深度分布状况的估计。     

回音壁模式圆盘形微谐振腔的设计及特性研究

针对光通信波段,分析了标准圆盘形结构和其他三种变体结构的WGM微谐振腔,讨论了通过改变传输波导和微腔之间的间距以及改变传输波导的几何形状对耦合系数的影响,基于FDTD算法,分别计算了四种结构的耦合系数、谐振频率、模场分布及品质因数等,发现模式的匹配程度和输入波导的弯曲损耗均对品质因数有影响,而四种结构的品质因数和耦合系数的变化规律相反,故具体应用中为了达到较高的耦合效率,须在较高的品质因数与较大的耦合系数之间进行折中,经比较得到了一种输入波导弯曲的优化圆盘形结构。     

内燃机谐振增压的影响因素和变化

谐振增压系统中的进气压力波与小振幅波类似,用力学—声学类比方法对谐振增压进行了物理原理的研究,证明了系统的力学品质因素对谐振曲线的形态有重要影响.文中考察了系统各尺寸之间的关系及对压力波初相位的牵制,提出了调整压力波幅值与初相位角的途径.在谐振转速点上肯定得不到最高充气效率,本文给出了缩小两者间差距的有效方法.试验结果证明了理论分析中的结论.     

冷变形和时效温度对扭振时恒弹性合金f_s-T曲线的影响

本文探讨Fe-Ni-Cr-Ti合金在冷变形和时效状态中两种振动模式(扭振和横振)中的f(共振频率)-T(温度)曲线,以及冷变形压下量和时效温度对扭振模式中f_s(扭振共振频率)-T曲线的影响,指出:在冷变形状态的两种振动模式中,其f-T曲线相似但不重合;时效状态时扭振模式中的f_s-T曲线极大值与横振模式中的f_l(横振共振频率)-T曲线极小值所对应的温度移至室温附近,同一材料,随着时效温度升高,在扭振模式下其频率温度系数由正变负,在横振模式下由负变正,扭振模式下,随着冷变形压下量增加或时效温度降低,f_s-T曲线极大值移向高温,可通过调整冷变形压下量和时效温度以控制极大值对应温度,获得较低的频率温度系数值。     

叶片共振频率的测试原理与方法研究

通过力学分析和实验证实：叶片在受敲击等瞬态激励某段时间之后，其小阻尼自由振动发出的声音主要是一阶振动固有频率所确定的基音，而其它高阶振动固有频率所确定的泛音极弱，且叶片的一阶共振频率与一阶振动固有频率极为接近。因此，对一阶共振频率的测量就可以通过自由衰减曲线法转化为对基音频率的测量，即用敲击使叶片产生能够测量的自由衰减的声音信号，将记录下的时间历程与时标比较，便可算出该叶片的共振频率。     

用微机实现RLC电路谐振曲线示波器显示的设计

用普通示波器显示ＲＬＣ电路的谐振曲线、通常是困难的，至今尚未曾见有文献述及，本文提出了一个利用微机辅助来实现这种显示的电路，此电路不但结构简单制作方便，而且在显示结果上也很令人满意．     

全对称谐振式压力传感器结构设计与仿真分析

提出了一种基于侧向驱动的全对称谐振式压力传感器结构.谐振结构采用侧向梳齿电容驱动,既保证了驱动力的线性特性,又由于本身的空气阻尼为滑膜阻尼,可以取得较高的品质因子.另外,设计的差分电容结构能进一步提高器件的检测灵敏度.经过ANSYS 10.0的仿真分析总结出谐振结构固有频率受结构参数影响的规律,确定了量程为0～550 kPa的谐振式压力传感器具体尺寸,其灵敏度达到了22.602 Hz/kPa;分析了温度对谐振结构固有频率的影响,得到-20～60℃下的热灵敏度温度系数为-1.8233 Hz/℃,为后续的温度补偿提供依据;最后通过分析谐振结构的频域响应特性,最终确定了传感器的频域特性曲线以及不同阻尼比下传感器的品质因子.为谐振式压力传感器真空封装的真空度选择提供参考.     

发电机组轴系电磁激发横扭耦合振动

按机电分析动力学的方法,求得发电机气隙磁场能,建立了发电机组轴系具有周期系数的横扭耦合非线性振动方程．应用非线性振动的改进平均法,求得发电机组轴系横振主共振一主参数共振解并进行数值计算．分析了有功功率、激磁电流、偏心等参数对幅频响应曲线的影响．随着有功功率的增大,幅频响应曲线的振幅减小;随着激磁电流的增大,幅频响应曲线的振幅减小;随着偏心的增大,共振区加宽．