一種單晶硅諧振式密度傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種單晶硅諧振式密度傳感器，包括永久磁石、單晶硅芯片和振動子，所述單晶硅芯片通過振動子與永久磁石相連，所述單晶硅芯片與永久磁石之間形成磁場，在單晶硅芯片表面的中心和邊緣設(shè)有兩個形狀大小完全一致的H形狀的諧振梁，所述諧振梁位于單晶硅芯片的下表面，且處于磁場中，所述諧振梁產(chǎn)生的諧振信號通過特性修正存貯器處理并傳輸給微處理器，所述微處理器通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為特定頻率的數(shù)字信號，并傳輸至手持智能終端，本實用新型利用單晶硅諧振式傳感器制造的密度傳感器采用微電子機(jī)械加工新技術(shù)，具有高精度，高穩(wěn)定性和高可靠性，連續(xù)長時間工作不需要調(diào)校零點，具有國內(nèi)先進(jìn)水平，完全可以替代原來的電容式密度傳感器。
【專利說明】
一種單晶硅諧振式密度傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單晶硅諧振式密度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]密度是液體的重要物理特性之一，液體密度的測量在食品制造、石油化工以及航空航天等領(lǐng)域有著非常重要的意義。諧振式傳感器可實現(xiàn)在線連續(xù)測量，具有穩(wěn)定性好、分辨率高、測量精度高、易實現(xiàn)數(shù)字化遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)越的性能，成為當(dāng)今人們研究的熱點。根據(jù)諧振子的形狀，諧振式傳感器可以分為振筒式、振弦式、薄板式、音叉式、U型管式、雙管式、單管式等。國內(nèi)研究的諧振式液體密度計的形式主要有振動管式、振動膜式和振動筒式。目前國內(nèi)已有不少科研人員在研究用諧振式原理測量液體密度，但大多處于研發(fā)階段，還沒有達(dá)到成品化。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對以上問題，本實用新型提供了一種單晶硅諧振式密度傳感器，利用單晶硅諧振式傳感器制造的密度傳感器采用微電子機(jī)械加工新技術(shù)，具有高精度，高穩(wěn)定性和高可靠性，連續(xù)長時間工作不需要調(diào)校零點，具有國內(nèi)先進(jìn)水平，完全可以替代原來的電容式密度傳感器，可以有效解決【背景技術(shù)】中的問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:一種單晶硅諧振式密度傳感器，包括永久磁石、單晶硅芯片和振動子，所述單晶硅芯片通過振動子與永久磁石相連，所述單晶硅芯片與永久磁石之間形成磁場，在單晶硅芯片表面的中心和邊緣設(shè)有兩個形狀大小完全一致的H形狀的諧振梁，所述諧振梁位于單晶硅芯片的下表面，且處于磁場中，所述諧振梁產(chǎn)生的諧振信號通過特性修正存貯器處理并傳輸給微處理器，所述微處理器通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為特定頻率的數(shù)字信號，并傳輸至手持智能終端。
[0005]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述諧振梁處于單晶硅芯片表面設(shè)置的微型真空器中。
[0006]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述微處理器連接有內(nèi)置存貯器。
[0007]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述微處理器連接有兩個D/A轉(zhuǎn)換器。
[0008]本實用新型的有益效果:
[0009]本實用新型利用單晶硅諧振式傳感器制造的密度傳感器采用微電子機(jī)械加工新技術(shù)，具有高精度，高穩(wěn)定性和高可靠性，連續(xù)長時間工作不需要調(diào)校零點，具有國內(nèi)先進(jìn)水平，完全可以替代原來的電容式密度傳感器，諧振梁處于微型真空器中，使其既不與充灌液接觸，又確保振動時不受空氣阻尼的影響。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ]圖2為本實用新型諧振梁的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為本實用新型諧振梁產(chǎn)生的信號處理示意圖。
[0013]圖中標(biāo)號為:1-永久磁石；2-單晶硅芯片；3-振動子；4-諧振梁；5-特性修正存貯器;6-微處理器;7-D/A轉(zhuǎn)換器;8-手持智能終端;9-微型真空器;10-內(nèi)置存貯器。
【具體實施方式】
[0014]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0015]實施例:
[0016]如圖1、圖2和圖3所示，一種單晶硅諧振式密度傳感器，包括永久磁石1、單晶硅芯片2和振動子3，所述單晶硅芯片2通過振動子3與永久磁石I相連，所述單晶硅芯片2與永久磁石I之間形成磁場，在單晶硅芯片表面的中心和邊緣設(shè)有兩個形狀大小完全一致的H形狀的諧振梁4，所述諧振梁4位于單晶硅芯片2的下表面，且處于磁場中，所述諧振梁4產(chǎn)生的諧振信號通過特性修正存貯器5處理并傳輸給微處理器6，所述微處理器6通過D/A轉(zhuǎn)換器7轉(zhuǎn)換為特定頻率的數(shù)字信號，并傳輸至手持智能終端8。
[0017]在上述實施例上優(yōu)選，所述諧振梁4處于單晶硅芯片2表面設(shè)置的微型真空器9中。
[0018]在上述實施例上優(yōu)選，所述微處理器6連接有內(nèi)置存貯器1。
[0019]在上述實施例上優(yōu)選，所述微處理器6連接有兩個D/A轉(zhuǎn)換器7。
[0020]具體的，本實用新型當(dāng)激勵變壓器給諧振梁提供一激勵電流時，處于磁場中的諧振梁產(chǎn)生電磁振蕩，檢測變壓器檢出振蕩信號，通過放大器放大，調(diào)節(jié)信號幅值和相位，反饋到激勵變壓器，使系統(tǒng)能可靠穩(wěn)定地工作于閉環(huán)自激狀態(tài)，以其自身固有的振蕩模態(tài)持續(xù)振動.
[0021]當(dāng)單晶硅片的上下表面受到壓力差時硅片將產(chǎn)生形變，中心處受到張力，因而兩個H形狀諧振梁分別感受不同應(yīng)變作用，其結(jié)果是中心諧振梁因受壓縮力而頻率減少，邊側(cè)諧振梁因受張力而頻率增加，即兩個頻率之差對應(yīng)不同的信號。
[0022]將單晶硅諧振式密度傳感器上的兩個H形諧振梁產(chǎn)生的諧振信號檢出后轉(zhuǎn)換成脈沖信號送到脈沖計數(shù)器，再將兩信號頻率之差直接傳遞到CPU微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器裝換為與頻率相對應(yīng)的DC:4?20mA的輸出信號。
[0023]基于上述，本實用新型利用單晶硅諧振式傳感器制造的密度傳感器采用微電子機(jī)械加工新技術(shù)，具有高精度，高穩(wěn)定性和高可靠性，連續(xù)長時間工作不需要調(diào)校零點，具有國內(nèi)先進(jìn)水平，完全可以替代原來的電容式密度傳感器，諧振梁處于微型真空器中，使其既不與充灌液接觸，又確保振動時不受空氣阻尼的影響。
[0024]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種單晶硅諧振式密度傳感器，其特征在于，包括永久磁石、單晶硅芯片和振動子，所述單晶硅芯片通過振動子與永久磁石相連，所述單晶硅芯片與永久磁石之間形成磁場，在單晶硅芯片表面的中心和邊緣設(shè)有兩個形狀大小完全一致的H形狀的諧振梁，所述諧振梁位于單晶硅芯片的下表面，且處于磁場中，所述諧振梁產(chǎn)生的諧振信號通過特性修正存貯器處理并傳輸給微處理器，所述微處理器通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為特定頻率的數(shù)字信號，并傳輸至手持智能終端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單晶硅諧振式密度傳感器，其特征在于:所述諧振梁處于單晶硅芯片表面設(shè)置的微型真空器中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單晶硅諧振式密度傳感器，其特征在于:所述微處理器連接有內(nèi)置存貯器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單晶硅諧振式密度傳感器，其特征在于:所述微處理器連接有兩個D/A轉(zhuǎn)換器。
【文檔編號】G01N9/00GK205580920SQ201620120873
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年2月16日
【發(fā)明人】張傳洲
【申請人】天津合眾豐源石油技術(shù)有限公司