[发明专利]一种高精度补偿的谐振式应变传感器

说明书

本发明提出一种高精度补偿的谐振式应变传感器，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。本发明极大的减少了误差，提高了精确度。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种高精度补偿的谐振式应变传感器。

背景技术

谐振式应变传感器主要通过外加压力的变化转换为对应谐振频率的变化，然后通过频率与压力的关系得出应变力，谐振频率不论采取静电激励或者电磁激励，还是其他激励方式，都不可避免的因为温度等环境因素的变化，引起敏感元件谐振频率的变换，从而引起测量误差，目前，有的应变传感器只设置了温度补偿，但是温度补偿智能消除温度变化引起的测量，专利公开号为CN101281071B的专利中提出了采用双谐振梁的结构来消除其他环境因素影响引起的测量误差，但是，该技术方案中存在的问题是，必须保证补偿梁和工作梁的各种相关参数完全一致，才能达到最佳的补偿效果，但是实际情况中不可能完全保证一致，还是会有误差，无法保证精确。

因此本发明设计了一种高精度补偿的谐振式应变传感器，设计了两个谐振补偿梁，先计算两个谐振补偿梁的谐振频率的平均值，平均值会更加精确，但是还是难免避免误差，因此再设计一个差分运算放大电路，将差分运算放大电路与谐振工作量和谐振补偿梁之间形成闭环反馈结构，极大的减少了误差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种高精度补偿的谐振式应变传感器，极大的减少了误差，提高了精确度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：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。

进一步，所述感压膜片为圆形膜片。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，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。