【摘要】：Lamb波傳感器是基于Lamb波的一種超聲波傳感器,具有高靈敏度、低損耗、多模式特性,已展示出十分廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。目前研究表明,Lamb波傳感器的中心頻率會(huì)隨流經(jīng)氣體的流速、濕度或溫度的改變而發(fā)生偏移。但到目前為止,國內(nèi)外還沒有一種可以自動(dòng)獲取Lamb波傳感器中心頻率的測(cè)量儀表。Lamb波傳感器的測(cè)試大多還是基于網(wǎng)絡(luò)分析儀,需要人工讀取測(cè)試結(jié)果再進(jìn)行處理,才能獲得被測(cè)參數(shù)的實(shí)際測(cè)量結(jié)果,這在很大程度上限制了 Lamb波傳感器的實(shí)際工業(yè)應(yīng)用。此外,Lamb波傳感器還需要一套氣體測(cè)試裝置,以測(cè)試傳感器對(duì)氣體流速、濕度和溫度的測(cè)量性能。然而,現(xiàn)有的氣體調(diào)節(jié)裝置主要針對(duì)氣體的溫度和濕度,無法實(shí)現(xiàn)氣體流速、濕度和溫度三參數(shù)獨(dú)立調(diào)節(jié),不能滿足Lamb波傳感器氣體多參數(shù)性能測(cè)試的要求。針對(duì)Lamb波傳感器性能測(cè)試的需要,本文研制了 一種數(shù)據(jù)采集儀樣機(jī),自動(dòng)獲取Lamb波傳感器多個(gè)模式的中心頻率,并搭建了一套氣體測(cè)試裝置,為Lamb波傳感器提供一個(gè)氣體多參數(shù)(流速、濕度和溫度)的測(cè)試平臺(tái)。本文主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)如下:(1)對(duì)Lamb波傳感器信息的自動(dòng)快速獲取方法進(jìn)行了研究,將頻率掃描技術(shù)與峰值快速搜索方法相結(jié)合,提出了一種快速獲取傳感器信息的方法�；谠摲椒�,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了掃頻信號(hào)源模塊、幅相檢測(cè)模塊和控制模塊,制作了數(shù)據(jù)采集儀樣機(jī)。利用該樣機(jī),對(duì)Lamb波傳感器進(jìn)行了多個(gè)模式的頻率掃描實(shí)驗(yàn)和峰值搜索算法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所研制的數(shù)據(jù)采集儀樣機(jī)是有效的。(2)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了 Lamb波傳感器氣體測(cè)試裝置,包括流速模塊、濕度模塊以及溫度模塊。采用單變量調(diào)節(jié)的方式,對(duì)所設(shè)計(jì)的氣體測(cè)試裝置的參數(shù)調(diào)節(jié)能力進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,氣體測(cè)試裝置能夠?qū)崿F(xiàn)氣體流速、濕度和溫度的分別調(diào)節(jié),驗(yàn)證了所搭建的氣體多參數(shù)測(cè)試平臺(tái)的有效性。(3)將數(shù)據(jù)采集儀樣機(jī)和氣體測(cè)試裝置相結(jié)合,在不同氣體狀態(tài)(流速、濕度或溫度)下,對(duì)Lamb波傳感器進(jìn)行了測(cè)試,實(shí)現(xiàn)Lamb波傳感器氣體多參數(shù)測(cè)量,檢驗(yàn)了傳感器性能,并驗(yàn)證了所研制的數(shù)據(jù)采集儀樣機(jī)的有效性。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP212
【圖文】：

圖１．１邋Ｌａｍｂ波傳播模式逡逑

在氣體傳感［１７］、空氣動(dòng)力學(xué)［１８，１９］、多參數(shù)解耦＠，２１］等方面展示出十分廣闊的工業(yè)逡逑應(yīng)用前景。逡逑Ｌａｍｂ波傳感器的結(jié)構(gòu)如圖１．２所示，包括一對(duì)叉指換能器（Ｉｎｔｅｒ－Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ，逡逑ＩＤＴ）、壓電層（ＡＩＮ）、地層（ＧＮＤ）和硅基底（Ｓｉ）。ＩＤＴ，用來激發(fā)聲波，ＩＤＴ２用來逡逑接收從Ｈ）Ｔ，傳來的聲波。當(dāng)Ｌａｍｂ波傳感器工作時(shí)，交變電壓加在ＩＤＴ，兩端，l>丁，與逡逑ＧＮＤ之間產(chǎn)生交變電場，由于Ａ１Ｎ的逆壓電效應(yīng)，在薄膜上產(chǎn)生伸縮振動(dòng)，形成Ｌａｍｂ逡逑波，在薄膜中傳播；當(dāng)波動(dòng)傳到0３�。矔r(shí)，由于Ａ１Ｎ的正壓電效應(yīng)，１０�。矊⒄駝�(dòng)轉(zhuǎn)變成電逡逑信號(hào)輸出［１７，１８］。逡逑氣流＼邐相互作用場逡逑圖１．２邋Ｌａｍｂ波傳感器不意圖逡逑１．２研究背景及意義逡逑目前，已有相關(guān)研究表明，當(dāng)氣體流經(jīng)Ｌａｍｂ波傳感器表面時(shí)，隨著氣體流速［２２，２３］、逡逑濕度［８］或溫度［６］等參數(shù)的改變，在薄膜中傳播的Ｌａｍｂ波的特性也將發(fā)生變化，從而使傳逡逑感器的中心頻率發(fā)生偏移。并且

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2719401