声表面波谐振器型振荡器的研制

本文介绍了金属条射栅双端对声表面波谐振器型的原理和结构特点,给出了一种采用声表面波谐振器稳频的低噪声,高稳定性的振荡器电路设计方案。对影响振荡器频率稳定度的因素进行了分析讨论,并探讨改善声表面波振荡器频率稳定性的方法。该声表面波谐振器的中心频率为１２０ＭＨｚ,无载Ｑｖ,大于２０,０００,插入损耗小于６．０ｄＢ,经测试,秒级频率稳定度为１０＾－１０数量级,在自由室温下的日平均波动为１０＾－６／ｄ数量     

新型无线测量系统研究

本介绍了目前传感器发展的现状和声表面波技术的应用状况,介绍了声表面波传感器的两种工作模式的工作原理。介绍了在研究过程中所采用的延迟线型表面波测量系统的工作原理。同时利用这个系统进行了测量应变实验,理论和实验取得了较好的一致性,并具有较高的灵敏度。     

基于声表面波谐振器的扭矩检测研究

针对当前声表面波扭矩检测技术在理论分析、算法设计、实验测试方面的现状和存在的问题,研究基于声表面波（Surface Acoustic Wave, SAW）谐振器的扭矩检测技术。根据扭矩在转轴和谐振器之间以应变形式传递的特点,建立拉格朗日坐标系下的应变偏载理论模型。定义频率扭矩系数作为切型优化的指标,基于频分多址原理设计制作4个声表面波谐振器。根据声表面波谐振器的回波特性,总结谐振频率的测量方法及特点。分别搭建静态、动态扭矩无线检测系统,静态检测系统采用扫频测强度方法,通过“大步长粗扫”结合“小步长细扫”的扫频方案增强实时性,并提高频率测量精度;动态检测系统采用载波频率测量方法,通过“频域三次样条插值”解决频谱分辨力不足、扭矩测量精度过低的问题。实验结果显示：当无线检测距离大于20 cm、扭矩测量范围为-80 ~ 80 N·m时,静态检测系统最大测量误差不超过1 N·m;当无线检测距离大于20 cm、扭矩测量范围为0 ~ 80 N·m、转速不高于600 r / min时,动态检测系统最大测量误差不超过3 N·m,验证了基于声表面波谐振器的扭矩检测系统的有效性,为高精度扭矩检测提供了新思路。     

基于频域相位信息的声表面波谐振器回波频率估计

提出一种基于频域相位信息的频率估计算法,利用正弦信号傅里叶变换相位谱中相位与频率的关系实现对声表面波谐振器回波频率的估计,并采用自相关运算消除回波信号初相位对估计结果的影响。通过无线测试系统和仿真回波信号对该算法进行了验证,表明算法的频率估计精度不受激励信号频率变化的影响,并且在整个声表面波谐振器的谐振频率变化范围内都具有较高的精度和稳定性。     

声表面波温度传感器抗干扰技术研究

目的设计一种声表面波(SAW)温度传感器抗干扰技术,以提高温度测量的稳定性。方法分析SAW谐振器(SAWR)回波特性,建立SAWR回波信号熵能量模型,发现SAWR回波信号的衰减过程与熵能量的上升过程对应。当回波信号达到噪声水平时,熵能量的单调上升过程消失。为了抑制正弦干扰设计一种改进型自相关算法,利用该算法对信号进行去噪的同时使谐振器回波信号的衰减特性和正弦干扰的等幅特性得到保持。结果根据模拟仿真结果设置了SAWR回波信号的检测阈值(V_(thre)=1),并对该阈值进行了蒙特卡罗仿真实验。仿真结果表明,当信号信噪比大于4dB时,SAWR回波信号的检测率达到86%,而正弦干扰误检率小于0.5%。最后应用该算法对实际的正弦信号和SAWR回波信号进行了检测,得到的误检率接近于0。结论实验结果显示,所设计的算法可以用作声表面波温度传感器的抗干扰技术。     

声表面波压力遥测传感器的理论与设计

介绍了一种遥测声表面波压力传感器的原理与设计,其核心敏感部件是由声表面波谐振器组成的振荡器,文中给出了主要的测试结果。     

声表面波换能器激励的有限元仿真

采用有限元法分析了声表面波换能器电极上的激励问题。从声场波动方程、麦克斯韦方程以及压电本构方程出发,利用哈密顿原理,推导了在压电介质中声表面波有限元方程,然后采用Newmark法对有限元方程进行时域变换。分析了换能器电极上的静态电荷分布和动态电荷分布。对压电介质中声表面波振动振幅进行计算并分析了质点振动振幅随深度的变化情况。     

矩形共振腔截面纵横比对其共振频率影响研究

亥姆赫兹共振腔具有良好的低频消声性能,被广泛地应用于低频消声方面.在实际应用中,共振腔的使用往往受到安装空间的限制,有时候只能安装矩形腔.利用定体积定长度时的矩形共振腔模型,从理论上探讨了腔体纵横比对共振腔共振频率的影响.同时设计了发动机进气消声器性能测试专用实验台,从实验角度研究了腔体截面纵横比与共振频率之间的关系.理论与实验初步结果表明,在算例条件下截面纵横比对共振频率影响不大,在应用时可以不考虑纵横比问题.所讨论内容对其它条件下的研究有借鉴作用.     

基于管内平面波分解的热声谐振管声功测量方法

提出了通过平面声波分解测量热声谐振管中单频压力波声功的方法.在该方法中,只要测量沿程两点的声压,便可将管内平面驻波声场分解为入射波和反射波两种分量.由这种分解可以求出入射波的声功和反射波的声功,二者之和决定了总声功.该方法考虑了粘性耗散和热传导带来的损失,即使在高频、高驻波比情况下也能得到准确的测量结果.由于这种平面波分解的方式可以对整个谐振管内的声场参数进行重构,与以往的双传感器声功测量方法相比,显著优点是不仅能够获得两个压力测点中点的声功,还能得到整个谐振管上沿程各点的声功,这对于分析热声系统各部分的声功耗散是非常有用的,这种方法在原理上也更易于理解.     

共振型进气消声器腔体尺寸对其共振频率影响研究

亥姆赫兹共振腔结构简单,且有良好的低频消声性能,近几年来广泛地应用于发动机进排气消声上.由于其消声有效带宽很窄,共振频率的精确确定直接关系到消声器能否有效消声,但是通常所采用的集中参数模型有时候会失效.建立了共振腔型消声器一维轴向声传播模型,揭示了圆形旁支型共振进气消声器的消声机理.同时对连接管长度的修正问题做了阐述,得出了共振腔一维轴向传播模型共振频率的计算公式.此外,设计了发动机进气消声器性能测试专用实验台,从实验角度研究了共振频率与腔体尺寸之间的关系.撰写为正确设计亥姆赫兹共振腔型进气消声器提供一个重要方法.     

Method for measuring the resonant frequency of an oscillating system

A method for measuring the resonant frequency of an oscillating system providing high accuracy under low Q-factor conditions and a distorted form of amplitude-frequency characteristic of the oscillating system is proposed. A structural diagram of the device is described and time charts are provided explaining the operating principle and advantages of the proposed method.Translated from Izmeritelnaya Tekhnika, No. 9, pp. 49–53, September, 2004.     

基于COMSOL的声表面波器件仿真

声表面波器件在通信、传感、射频识别等领域有着广泛的应用.以有限元方法为基础,利用有限元软件COMSOL对声表面波器件进行了仿真.从器件的模型建立入手,按由浅入深的顺序对无电极压电基片、压电基片表面沉积叉指换能器、叉指换能器表面溅射薄膜、薄膜上负载液体的4种结构进行了仿真分析.仿真研究表明:叉指换能器的电极效应会产生正、反特征频率,并且两种频率都随着叉指电极的敷金比与高度增加而向低频偏移;薄膜厚度的增加同样会导致器件频率向低频变化;当器件负载液体用于液体密度检测时,可通过器件频率变化对液体密度的灵敏程度来对薄膜厚度进行优化.其研究结果可以为声表面波器件的设计制作提供依据.