基于聲表面波器件的扭矩檢測研究.pdf

1、基于聲表面波器件的扭矩檢測研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位）學(xué)生姓名：陳泓霖指導(dǎo)教師：李偉副教授學(xué)位類別：工程碩士（儀器儀表工程領(lǐng)域）重慶大學(xué)光電工程學(xué)院二O一五年五月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要種植義齒是近年來發(fā)展起來的新型口腔修復(fù)體技術(shù)，它是一種骨支持式義齒技術(shù)，更接近天然牙齒的傳力方式。由于其具有良好的穩(wěn)定性、美觀舒適性以及適應(yīng)癥廣泛等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于口腔臨床治療中，用以解決許多常規(guī)義齒難以解決的疑難修復(fù)臨床病例。在種植

2、義齒的過程中，種植體的穩(wěn)定性直接關(guān)系到種植義齒的成功率，所以需要定期監(jiān)測種植體的穩(wěn)定性。目前，口腔臨床應(yīng)用中常用的共振頻率分析法只能反應(yīng)種植體的抗側(cè)向力能力，還不能反應(yīng)種植體的抗扭轉(zhuǎn)能力。因此，研究能夠反應(yīng)種植體的抗扭轉(zhuǎn)能力的非破壞性的扭矩檢測方法非常有意義。聲表面波(SAW)器件因其所具有的獨(dú)特優(yōu)勢而被廣泛使用于各種傳感器中。本論文介紹了SAW器件的原理和結(jié)構(gòu)，SAW器件檢測扭矩的原理，并在此基礎(chǔ)上選擇了單端型SAW諧振器（中心頻率4

3、33.92MHz）作為扭矩檢測系統(tǒng)的傳感元件。采用具有檢測通道和參考通道的雙通道差分結(jié)構(gòu)的混頻檢測法，設(shè)計(jì)了包含SAW振蕩電路、混頻器、低通濾波器、整形電路以及電源電路的SAW信號檢測電路。在調(diào)試電路時，發(fā)現(xiàn)測試通道存在頻率跳變現(xiàn)象。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)是由于SAW器件的相頻特性曲線中存在多個滿足振蕩平衡條件的相位零點(diǎn)引起的。在測試時，只要調(diào)節(jié)檢測通道的振蕩電路參數(shù)，使其相頻特性曲線在振蕩頻率變化范圍內(nèi)的斜率為負(fù)數(shù)且只存在唯一的一個相位零點(diǎn)，就

4、可以避免頻率跳變現(xiàn)象的出現(xiàn)。利用SAW器件的信號檢測電路、數(shù)字示波器、金屬傳感軸、便攜式電子稱和扳手，搭建了一個基于SAW諧振器的扭矩檢測系統(tǒng)，分別研究了SAW諧振器沿金屬傳感軸的軸線方向和與軸線成45o角方向的兩種粘貼方式對扭矩測量的影響。結(jié)果表明：基于SAW諧振器的扭矩檢測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對金屬傳感軸扭矩的檢測，扭矩與SAW諧振器的頻率呈線性關(guān)系；SAW諧振器沿著軸線方向粘貼的檢測靈敏度要優(yōu)于與軸線成45o角方向粘貼。本課題所制作的實(shí)驗(yàn)