聚合物線石英音叉非接觸溫度傳感器的研究.pdf

1、傳感器技術是當今世界高新技術的重要技術基礎，也是信息產業(yè)三大支柱其中的一個。傳感器是高科技技術的尖端產品，特別是廣泛地用于日常生活、工農業(yè)生產和科學技術等研究領域的溫度傳感器，數量在各類傳感器之中排第一。信息系統的水平直接受到傳感器的技術水平的影響。接觸式溫度傳感器通過檢測部分與待檢測的物體之間的充分接觸，通過熱對流或者熱傳導的達到熱平衡，從而來反映被測物體的溫度。但對于小的目標、運動的物體或者熱容量很小的對象，則會產生比較大的測量誤差

2、，且其更難在惡劣的工作環(huán)境使用。非接觸測溫雖然可以解決上述問題，但存在分辨率低及精度不高等等不足。因此，亟需開發(fā)和研制一種新型低成本高性能的非接觸溫度傳感器。
　　 本課題選擇對溫度高度敏感的聚合物線作為敏感元件，結合對溫度不敏感的頻率控制器件石英音叉諧振器，研制出一種低成本的聚合物線石英音叉非接觸溫度傳感器。首先介紹了石英晶體壓電效應，分析了石英音叉的振動模式及其彈性性質和壓電性質與雙轉角的關系。然后對現有的聚合物材料進行分析

3、，找到了高溫度靈敏度的聚合物線敏感元件，并在理論上闡述了其傳感機理。在選擇合適的晶振后，設計制備了聚合物線石英音叉溫度傳感器。在彈性動力學和Hamilton原理的基礎上，結合相關公式，根據有限元的一般步驟，推導出石英晶體的有限元分析模型。利用有限元的方法模擬分析了聚合物線石英音叉的振動模態(tài)。通過有限元建模，從微加工角度分析聚合物線石英音叉的機械結構與諧振頻率的關系，完成傳感器的優(yōu)化設計。最后，建立測試系統對聚合物線石英音叉非接觸溫度傳感