聲表面波扭矩檢測研究.pdf

1、為了滿足工業(yè)應用的不同需求，許多研究機構(gòu)一直致力于新型扭矩傳感技術(shù)的研究。聲表面波技術(shù)是近些年來頗受推崇的新興技術(shù)，由于它無源無線的特點，在溫度、壓力、應力、扭矩等傳感方面具有獨特優(yōu)勢。采用聲表面波技術(shù)的扭矩檢測已成為扭矩傳感器研究的一個新方向?；谏鲜霰尘?，論文對聲表面波扭矩檢測技術(shù)展開了研究。
　　論文首先介紹了聲表面波技術(shù)用于扭矩檢測的理論基礎。根據(jù)聲表面波扭矩傳感器的特點，論文設計了扭矩轉(zhuǎn)軸，并采用COMSOL軟件，對扭矩

2、轉(zhuǎn)軸上粘貼傳感器的工作平面上應力應變進行了有限元仿真。在此基礎上，論文進行了諧振器型聲表面波扭矩檢測的機理研究。扭矩導致轉(zhuǎn)軸應變的變化，轉(zhuǎn)軸上的應變傳遞到聲表面波傳感器，導致壓電基底產(chǎn)生相應的初始應力應變。分析了在初始應力應變影響下的彈性波波動方程、彈性常數(shù)、密度的變化，建立了聲表面波扭矩傳感模型?；谠撃Ｐ?，以石英作為壓電基底材料，仿真優(yōu)化了不同歐拉角切型的聲表面波扭矩傳感器的扭矩靈敏度、機電耦合系數(shù)和頻率溫度系數(shù)等參數(shù)，為傳感器的設

3、計和制作提供了理論依據(jù)。根據(jù)聲表面波扭矩傳感器切型優(yōu)化的結(jié)果，設計了兩種不同諧振頻率的扭矩傳感器，優(yōu)化設計了叉指換能器、反射柵的相應參數(shù)。
　　為實現(xiàn)扭矩的無線傳感，論文仿真設計并制作了可用于轉(zhuǎn)軸的PCB環(huán)狀天線，并利用網(wǎng)絡分析儀對其性能進行了測試。根據(jù)測試結(jié)果，進一步對環(huán)狀天線進行了阻抗匹配的仿真優(yōu)化，最終設計出了性能滿足要求的環(huán)狀天線。
　　論文最后搭建了扭矩實驗平臺。根據(jù)聲表面波傳感器制作單位的實際情況和現(xiàn)有切型，采用