專利名稱：一種基于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及張力傳感器領域，特別是涉及一種采用懸臂梁結(jié)構(gòu)的基于聲表面波的
小波變換式紗線張力傳感器。
背景技術：
傳統(tǒng)的紗線張力傳感器是結(jié)構(gòu)型傳感器，包括電阻應變式、電容應變式、電位器式
等，雖然傳統(tǒng)的紗線張力傳感器的工藝成熟、牢固可靠、價格低廉等優(yōu)點而獲得了大面積的應用，但其體積大、耗材多、速度慢、誤差大、穩(wěn)定性差等缺點也限制了其應用，尤其在要求
體積小、精度高、穩(wěn)定性高的場合，傳統(tǒng)的力學傳感器不能滿足要求。 聲表面波器件一個顯著的特點是聲表面波在壓電晶體表面?zhèn)鞑r，能量主要集中在壓電晶體表面一個波長范圍內(nèi)，當外界環(huán)境變化時，容易引起壓電晶體表面?zhèn)鞑サ穆暠砻娌ǖ淖兓?，進而引起聲表面波器件本身頻率、損耗及相位等參數(shù)的改變，因此，基于聲表面波器件的力學傳感器具有高精度、高靈敏度的特點。另外聲表面波器件體積小、重量輕、功耗低、穩(wěn)定性高、重復性及可靠性好，便于大規(guī)模批量生產(chǎn)的優(yōu)點，能夠滿足一些要求傳感器體積小、精度高、穩(wěn)定性高的場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器，能夠滿足要求傳感器體積小、精度高、穩(wěn)定性高的場合。 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種基于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器，包括第一基片、第二基片、輸入換能器、輸出換能器、兩個反饋放大器、混頻器和低通濾波器，所述的第一基片采用一端固定，另一端加載力的懸臂梁結(jié)構(gòu)；所述的第一基片下方有與其相同的第二基片；所述的第一基片和第二基片上表面均制有所述的輸入換能器和輸出換能器；所述的第一基片上表面的輸入換能器和輸出換能器分別與反饋放大器相連；所述的第二基片上表面的輸入換能器和輸出換能器分別與另一個反饋放大器相連；所述的兩個反饋放大器分別與所述的混頻器相連；所述的混頻器與所述的低通濾波器相連。 所述的基于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器的第一基片和第二基片采用壓電材料制作而成。 所述的基于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器的輸入換能器為輸入叉指換能器；所述的輸出換能器為輸出叉指換能器。 所述的基于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器的輸入叉指換能器為小波變換式叉指換能器；所述的輸入叉指換能器導條包絡按照Morlet 二進小波函數(shù)的包絡確定。
有益效果 由于采用了上述的技術方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果本發(fā)明采用聲表面波器件制作而成，能夠提供實時而穩(wěn)定的高精度測量數(shù)據(jù)；采用懸
3臂梁結(jié)構(gòu)設計，能消除基片材料由于環(huán)境溫度、濕度等條件的改變對測量中聲表面波器件 的影響；同時具有小波變換功能，能夠抑制測量中的噪聲誤差，具有測量精度高、穩(wěn)定度好、 制作簡便、適用于微力測量領域的特點。


圖1是本發(fā)明中基于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器具體實施例結(jié)構(gòu)方 框圖； 圖2是本發(fā)明中采用懸臂梁結(jié)構(gòu)的基片示意圖； 圖3是本發(fā)明中小波變換式輸入換能器和輸出換能器示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。 本發(fā)明的實施方式涉及一種基于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器，包括第 一基片、第二基片、輸入換能器、輸出換能器、兩個反饋放大器、混頻器和低通濾波器，所述 的第一基片采用一端固定，另一端加載力的懸臂梁結(jié)構(gòu)；所述的第一基片下方有與其相同 的第二基片；所述的第一基片和第二基片上表面均制有所述的輸入換能器和輸出換能器； 所述的第一基片上表面的輸入換能器和輸出換能器分別與反饋放大器相連；所述的第二基 片上表面的輸入換能器和輸出換能器分別與另一個反饋放大器相連；所述的兩個反饋放大 器分別與所述的混頻器相連；所述的混頻器與所述的低通濾波器相連。所述的基于聲表面 波的小波變換式紗線張力傳感器的第一基片和第二基片采用壓電材料制作而成。所述的基 于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器的輸入換能器為輸入叉指換能器；所述的輸出換 能器為輸出叉指換能器。所述的輸入叉指換能器為小波變換式叉指換能器；所述的輸入叉 指換能器導條包絡按照Morlet 二進小波函數(shù)的包絡確定。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。 圖1所示的是本發(fā)明中基于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器用于檢測紗 線張力的具體實施例結(jié)構(gòu)方框圖。將采用壓電材料制作的第一基片l制作成一端固定、另 一端加載力的懸臂梁結(jié)構(gòu)。在第一基片l上表面制作輸入叉指換能器3和輸出叉指換能器 4，同時在第一基片1下面制作完全相同的第二基片2，且在其上表面制作與第一基片1完全 相同的輸入叉指換能器3和輸出叉指換能器4。兩個基片上表面的換能器分別通過各自的 反饋放大器5與混頻器6相連，最后信號經(jīng)過低通濾波器7后輸出。 如圖2所示，第一基片l采用一端固定、另一端加載力的懸臂梁結(jié)構(gòu)。所述的輸入 叉指換能器3為小波變換式叉指換能器。輸入叉指換能器3激勵出聲表面波，聲表面波沿 著由壓電材料制成的第一基片1傳播，輸出叉指換能器4接收聲表面波并將其轉(zhuǎn)換成電信 號。當懸臂梁一端受力后，第一基片1會產(chǎn)生應變，使得沿著第一基片1表面?zhèn)鞑サ穆暠砻?波的傳播路徑或者傳播速度發(fā)生改變，輸出信號的中心頻率發(fā)生偏移，根據(jù)測量輸出信號 大小的變化，從而達到測量力大小的目的。
如圖3所示，在第一基片1下面制作與第一基片1完全相同的第二基片2，在第二基片2上制作輸入叉指換能器3和輸出叉指換能器4，兩個基片表面的輸出叉指換能器4各自通過反饋放大器后接入混頻器，得到差頻信號。通過兩個基片表面兩路信號的頻差可以消除因環(huán)境溫度、濕度等引起的誤差。同時，輸入叉指換能器具有小波變換功能，可以抑制檢測過程中的噪聲誤差。輸出信號通過混頻器后，經(jīng)過低通濾波器后輸出。
不難發(fā)現(xiàn)，由于本發(fā)明采用聲表面波器件制作而成，能夠提供實時而穩(wěn)定的高精度測量數(shù)據(jù)；采用懸臂梁結(jié)構(gòu)設計，能消除基片材料由于環(huán)境溫度、濕度等條件的改變對測量中聲表面波器件的影響；同時具有小波變換功能，能夠抑制測量中的噪聲誤差，具有測量精度高、穩(wěn)定度好、制作簡便、適用于微力測量領域的特點。
權(quán)利要求
一種基于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器，包括第一基片(1)、第二基片(2)、輸入換能器(3)、輸出換能器(4)、兩個反饋放大器(5)、混頻器(6)和低通濾波器(7)，其特征在于，所述的第一基片(1)采用一端固定，另一端加載力的懸臂梁結(jié)構(gòu)；所述的第一基片(1)下方有與其相同的第二基片(2)；所述的第一基片(1)和第二基片(2)上表面均制有所述的輸入換能器(3)和輸出換能器(4)；所述的第一基片上表面的輸入換能器(3)和輸出換能器(4)分別與反饋放大器(5)相連；所述的第二基片(2)上表面的輸入換能器(3)和輸出換能器(4)分別與另一個反饋放大器(5)相連；所述的兩個反饋放大器(5)分別與所述的混頻器(6)相連；所述的混頻器(6)與所述的低通濾波器(7)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器，其特征在于， 所述的第一基片(1)和第二基片(2)采用壓電材料制作而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器，其特征在于， 所述的輸入換能器(3)為輸入叉指換能器；所述的輸出換能器(4)為輸出 叉指換能器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器，其特征在于， 所述的輸入叉指換能器為小波變換式叉指換能器；所述的輸入叉指換能器導條包絡按照 Morlet 二進小波函數(shù)的包絡確定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于聲表面波的小波變換式紗線張力傳感器，包括第一基片、第二基片、輸入叉指換能器、輸出叉指換能器、兩個反饋放大器、混頻器和低通濾波器，所述的第一基片采用一端固定，另一端加載力的懸臂梁結(jié)構(gòu)在第一基片下方有與其相同的第二基片；第一基片和第二基片上表面均制有輸入叉指換能器和輸出叉指換能器；兩個基片表面的換能器分別通過各自的放大器與混頻器相連，最后信號經(jīng)過低通濾波器以后輸出。本發(fā)明主要應用于紗線張力的測量，具有測量精度高、靈敏度高的特點，并且由于它具有小波變換的功能，所以抗干擾性能強。
文檔編號G01L5/04GK101762352SQ201010022680
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者盧文科, 呂曉洲, 朱長純 申請人:東華大學