[发明专利]一种高精度补偿的谐振式应变传感器

权利要求书

1.一种高精度补偿的谐振式应变传感器，其特征在于，包括：传感器部分和补偿电路部分，所述传感器部分包括感压膜片、非感压区、谐振工作梁、第一谐振补偿梁、第二谐振补偿梁，所述感压膜片位于整个传感器部分的中央，所述非感压区位于感压膜片的周边，所述感压膜片的周边固支在非感压区的内壁上，所述谐振工作梁的两端固支在所述感压膜片上表面中心处，所述第一谐振补偿梁和第二谐振补偿梁对称固支在所述谐振工作梁的两侧，并位于非感压区上，所述第一谐振补偿梁和第二谐振补偿梁与所述谐振工作梁平行且几何尺寸大小一致；所述补偿电路部分包括计算第一谐振补偿梁第二谐振补偿梁的谐振频率平均值的运算单元和计算所述平均值与谐振工作梁的谐振频率之间的差分电路单元，所述感压膜片为圆形膜片，所述感压膜片、非感压区、谐振工作梁和第一谐振补偿梁、第二谐振补偿梁所采用的材质均相同，所述感压膜片、非感压区、谐振工作梁和第一谐振补偿梁、第二谐振补偿梁所采用的材质为单晶硅，所述谐振工作梁与感压膜片之间设有绝缘二氧化硅层，所述第一谐振补偿梁和第二谐振补偿梁与非感压区之间也设有绝缘二氧化硅层，所述谐振工作梁的一端连接有第一激励电极，另一端连接有第一检测电极，以固定支撑所述谐振工作梁实现电学引出，所述第一谐振补偿梁的一端连接有第二激励电极，另一端连接有第二检测电极，以固定支撑所述第一谐振补偿梁实现电学引出，所述第二谐振补偿梁的一端连接有第三激励电极，另一端连接有第三检测电极，以固定支撑所述第二谐振补偿梁实现电学引出，所述计算第一谐振补偿梁第二谐振补偿梁的谐振频率平均值的运算单元包括第一电阻至第七电阻、反相运算放大器、衰减运算放大器，所述第一电阻的一端连接所述第二检测电极，所述第一电阻的另一端分别连接第三电阻的一端和反相运算放大器的反相输入端，第二电阻的一端连接所述第三检测电极，第二电阻的另一端连接所述反相运算放大器的反相输入端，所述反相运算放大器的正相输入端串联第六电阻后接地，第三电阻的另一端连接反相运算放大器的输出端，所述反相运算放大器的输出端串联第四电阻后连接至衰减运算放大器的反相输入端，所述衰减运算放大器的正相输入端串联第七电阻后接地，所述衰减运算放大器的反相输入端与输出端之间串联第五电阻，所述差分电路单元包括差分运算器、滤波电路、模拟示波器、A/D转换模块、DC/DC隔离器、处理器、显示模块、线性电源、12V直流电压、D/A转换模块、基准电压、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一电容、第二电容、第三电容，所述第一检测电极分别连接所述第一电容的一端和第八电阻的一端，所述第八电阻的另一端接地，所述第一电容的另一端连接至差分运算器的反相输入端，所述衰减运算放大器的输出端分别连接所述第二电容的一端和第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端接地，所述第二电容的另一端连接所述差分运算器的正相输入端，所述第十电阻并接在差分运算器的反相输入端和输出端之间，所述差分运算器的输出端依次串联连接所述滤波电路、模拟示波器、A/D转换模块、DC/DC隔离器、处理器、D/A转换模块、第三电容，所述第三电容连接所述第一激励电极，其中，所述处理器的输出端还连接所述显示模块，所述12V直流电压为所述显示模块提供工作电压，所述基准电压为所述DC/DC隔离器和D/A转换模块提供基准电压，所述线性电源为所述处理器提供工作电压，其中，所述DC/DC隔离器由电压隔离和信号隔离组成，所述处理器采用S3C2410处理器，所述显示模块采用2.8寸TFTLCD液晶显示器，所述A/D转换模块采用16位的ADS8319模数转换器，所述DC/DC隔离器是型号为ADUM5000的DC/DC隔离器，所述D/A转换模块采用16位的DAC8531数模转换器，所述线性电源是LD0线性电源，所述滤波电路是带通滤波电路，所述第一激励电极、第二激励电极和第三激励电极分别连接同一激励元件，采用相同的激励方式。