新型谐振式传感器优化设计及应用

本书共6章，重点介绍 了谐振式传感器的发展现 状、基本工作原理和设计 方法；分析了其理论基础 和敏感元件特性；对梁式 和板式谐振子的振动特性 进行了理论和有限元分析 。针对静电激励和电容检 测式谐振器给出了一种检 测和激励电路设计方法， 并对所设计的电路进行了 实验验证。应用谐振原理 设计了谐振式微加速度计 ，并进行了工艺分析。最 后，讨论了利用谐振检测 原理实现的扫描静电力显 微镜并将其应用于试件表 面微观形貌测量。 本书可作为从事机械、 电子和测控等领域的工程 研究人员设计和研究传感 器的参考资料，也可作为 机械、电子和测控等专业 的研究生和高年级本科生 课外阅读材料。

第1章 概述 1.1 谐振式传感器的发展、特点及类型 1.1.1 谐振式传感器的发展 1.1.2 谐振式传感器的特点 1.1.3 谐振式传感器的类型 1.2 谐振式传感器的设计方法 1.2.1 谐振式传感器的设计基础 1.2.2 谐振式传感器的建模方法概述 1.2.3 谐振式传感器的设计步骤 第2章 谐振式传感器的基础理论 2.1 谐振式传感器工作原理 2.1.1 谐振原理 2.1.2 谐振式传感器测量系统 2.2 敏感元件的谐振特性分析 2.2.1 谐振及其阻尼特性分析 2.2.2 谐振状态下的动力学特性 2.2.3 谐振状态下的能量关系 2.3 谐振敏感元件的类型 2.3.1 振弦式敏感元件 2.3.2 振筒式敏感元件 2.3.3 振梁式敏感元件 2.3.4 振膜式敏感元件 2.3.5 石英晶体敏感元件 第3章 谐振子结构设计和优化方法 3.1 梁式谐振子的设计分析 3.1.1 弹性梁的振动方程 3.1.2 轴向力作用下梁的横向弯曲振动 3.1.3 双端固定边界条件下轴向力对梁固有频率的影响 3.1.4 梁横向弯曲振动的Rayleigh-Ritz法求解 3.1.5 附有集中质量的双端固定梁 3.1.6 轴向力对附有集中质量梁的影响 3.2 板(膜)式谐振子的设计分析 3.2.1 矩形薄板的横向振动 3.2.2 圆形薄板的自由振动 3.3 谐振子结构的有限元分析方法 3.3.1 有限元分析方法介绍 3.3.2 梁式谐振子的有限元分析 3.3.3 带梳齿结构音叉谐振子预应力模态的有限元分析 3.3.4 石英晶体(板式)谐振子的有限元分析 第4章 谐振式传感器驱动和检测电路设计 4.1 谐振元件的驱动和检测方法分析 4.1.1 驱动方式分析 4.1.2 谐振频率检测方法 4.2 驱动和检测电路原理 4.3 锁相环驱动电路设计和调试 4.3.1 锁相环电路设计 4.3.2 解锁电路 4.3.3 驱动信号发生电路 4.3.4 锁相环电路调试 4.4 频率检测及C／V转换