專利名稱：一種聲表面波諧振式壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子信息領(lǐng)域，涉及一種能夠自動測量介質(zhì)壓力的一種微型化、數(shù)字 化的高性能、智能化傳感器。
背景技術(shù)：
聲表面波諧振式壓力傳感器是為了航空、航天等領(lǐng)域?qū)橘|(zhì)壓力自動精確測量的 技術(shù)需要。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的壓力傳感器多為模擬量輸出，必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換才能與微機(jī)測 控系統(tǒng)相連接，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。存在的主要問題是模擬量輸出的壓力傳感器的。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的精度低、可靠性差、穩(wěn)定性不高的不足，本發(fā)明提供一種 聲表面波諧振式壓力傳感器，能夠自動精確測量介質(zhì)壓力參數(shù)，具有微型化、數(shù)字化的測量 功能。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是利用聲表面波諧振器在壓力作用下，聲表面波傳播參數(shù)發(fā)生變化(如傳播速度 變化等)，而使諧振頻率發(fā)生變化，通過測量頻率的變化，就可計算出壓力的變化。聲表面波 諧振器以壓電基片作為導(dǎo)聲體，采用能在壓電基片上直接激勵聲表面波的金屬叉指換能器 結(jié)構(gòu)。聲表面波諧振式壓力傳感器的組成結(jié)構(gòu)包括2個諧振器、頻率經(jīng)混頻器、低通濾波 器、放大器和叉指換能器。結(jié)構(gòu)特點是電聲轉(zhuǎn)換損耗低，設(shè)計靈活，易于制作，適用于電路集 成化。叉指換能器是一個由熱蒸發(fā)或濺射工藝制作在壓電基片上的交互連接的兩端器 件。當(dāng)交變電壓加到發(fā)射叉指換能器兩端時，在基片內(nèi)就建立了交變電場，此電場由于逆壓 電效應(yīng)在基片上激發(fā)出相應(yīng)的彈性振動。此彈性振動在基片上傳播即形成了表面波。當(dāng)表 面波為接收叉指換能器所接收時，由于正壓電效應(yīng)，又將彈性振動變成交變的電信號輸出。 叉指換能器的指寬、叉指間隔以及反射器柵條數(shù)目及寬度等參數(shù)決定了聲表面波諧振器的 中心頻率、品質(zhì)因數(shù)及插入損耗。聲表面波壓力傳感器的敏感芯片，是在同一圓形石英晶體膜片上制備二個完全相 同的聲表面波諧振器，以便進(jìn)行有效的溫度補(bǔ)償。兩個諧振器分別連接到放大器的反饋回路中，構(gòu)成具有一定輸出頻率的振蕩器， 兩路輸出的頻率經(jīng)混頻、低通濾波和放大，得到一個與外加壓力一一對應(yīng)的差頻輸出。該傳感器采用了差動結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。因為敏感膜片上的兩個諧振器相距很 近，環(huán)境溫度變化對兩振蕩器的影響所引起的頻率偏移近似相等，可在混頻器中得以抵消， 從而減小溫度變化引起的誤差。本發(fā)明的有益效果是第一，采用聲表面波諧振器作為頻控器件，與聲表面波延遲線相比較，聲表面波諧 振器插入損耗小、品質(zhì)因數(shù)高，因而由聲表面波諧振器組成的振蕩器，性能超過聲表面波延
3遲線型振蕩器。尤其是在高頻情況下，只有聲表面波諧振器能實現(xiàn)高品質(zhì)因數(shù)、低插入損耗 的器件。第二，石英膜片與基座采用了一體化結(jié)構(gòu)，使壓力傳感器遲滯誤差大幅度下降，使 重復(fù)性有效提高。第三，嵌入式電子線路結(jié)構(gòu)，聲表面波壓力傳感器所有電路部分，包括放大器、匹 配網(wǎng)絡(luò)、混頻器、低通濾波器等全部裝在傳感器殼體內(nèi)，減小結(jié)構(gòu)體積，縮短了從敏感元件 到處理電路之間的引線，減少了干擾，有利于頻率輸出穩(wěn)定性。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖中1_諧振器，2-諧振器，3-低噪聲單片集成放大器，4-低噪聲單片集成放大 器，5-叉指換能器，6-雙平衡混頻器，7-LC低通濾波器。
具體實施例方式傳感器實施例參照

圖1，本發(fā)明所提出的聲表面波諧振式壓力傳感器具體實施 方案的系統(tǒng)組成如前所述，包括諧振器1和2，低噪聲單片集成放大器3和4，兩個諧振器 分別連接到放大器的反饋回路中，構(gòu)成具有一定輸出頻率的振蕩器，叉指換能器5，雙平衡 混頻器6，LC低通濾波器7，兩路輸出的頻率經(jīng)混頻、低通濾波和放大，得到一個與外加壓力
一一對應(yīng)的差頻輸出。
權(quán)利要求
一種聲表面波諧振式壓力傳感器，包括2個諧振器、頻率經(jīng)混頻器、低通濾波器、放大器和叉指換能器，其特征在于兩個諧振器分別連接到放大器的反饋回路中，構(gòu)成具有一定輸出頻率的振蕩器，兩路輸出的頻率經(jīng)混頻、低通濾波和放大，得到一個與外加壓力一一對應(yīng)的差頻輸出。
2.根據(jù)利用權(quán)利要求1所述的一種聲表面波諧振式壓力傳感器，其特征在于所述的 叉指換能器，其特征在于是一個由熱蒸發(fā)或濺射工藝制作在壓電基片上的交互連接的兩 端器件。
3.根據(jù)利用權(quán)利要求2所述的一種聲表面波諧振式壓力傳感器，其特征在于所述的 聲表面波壓力傳感器的壓電基片，是在同一圓形石英晶體膜片上制備二個完全相同的聲表 面波諧振器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聲表面波諧振式壓力傳感器，包括2個諧振器，2個低噪聲單片集成放大器，2個諧振器分別連接到放大器的反饋回路中，構(gòu)成具有一定輸出頻率的振蕩器，雙平衡混頻器，LC低通濾波器，兩路輸出的頻率經(jīng)混頻、低通濾波和放大，得到一個與外加壓力一一對應(yīng)的差頻輸出。本發(fā)明能夠自動測量介質(zhì)壓力，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的精度低、可靠性差、穩(wěn)定性不高的不足，具有微型化、數(shù)字化的測量功能。
文檔編號G01L9/00GK101865747SQ20091002205
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者何鵬舉 申請人:西安高科衛(wèi)光電子有限公司