Слабо сцеплённый резонансный микросиловой датчик с сверхвысокой чувствительностью

WANG Xukang ,  

HUANG Qiangxian ,  

GUO Tianwu ,  

CHENG Rongjun ,  

LI Hongli ,  

ZHANG Liansheng ,  

摘要

В ответ на потребность в высокочувствительных и высокоточных измерениях микросил был предложен и разработан микросиловой датчик на основе технологии локализации мод с слабо сцеплённым резонатором. Используется композитная структура, объединяющая бериллиевую бронзу в качестве связующего резонатора и гибкую рычажную систему, измеряющая микросилу по изменению амплитудного отношения. Гибкая шарнирная конструкция эффективно преобразует измеряемую микросилу в изменение осевой жёсткости возмущённого резонатора, что обеспечивает чрезвычайно высокую чувствительность микросилового измерения. Теоретический анализ и численное моделирование подтвердили обоснованность дизайнерской модели. Построена экспериментальная установка для измерения амплитуды колебаний резонатора и калибровки микросил, проведены испытания производительности датчика. Результаты показали, что разработанный слабо сцеплённый резонансный микросиловой датчик имеет диапазон 0~120 мН, относительная чувствительность превышает 135.05×10^-6/мкН, что в более чем 4600 раз превосходит относительную чувствительность тензорезистивных микросиловых датчиков, разрешающая способность лучше 30 мкН. Исследование подтвердило жизнеспособность конструкции слабо сцеплённого резонансного микросилового датчика и предложило новый подход к сверхвысокочувствительным измерениям микросил.

关键词

микросиловой датчик;слабо сцеплённый резонатор;локализация мод;выходное отношение амплитуд;выходное отношение амплитуд

阅读全文