U型金属丝谐振式粘度传感器制造技术

本发明专利技术提出了一种U型金属丝谐振式MEMS粘度传感器，包括U型金属丝谐振敏感元件、频率信号发生器模块、阻抗测量模块以及微控制器模块，U型金属丝作为传感器的敏感元件，置于平行放置的两块圆形强力永久磁铁之间的磁场中，与该两块强力永久磁铁以及支撑构件组成的一体式结构，微控制器控制频率信号发生器模块产生扫频信号，激励U型金属丝在被测液体中产生稳定振动，利用阻抗测量模块检测各扫频信号激励下，置于被测液体中U型金属丝的阻抗，寻找谐振频率点，再通过U型金属丝在谐振频率点的阻抗变化量计算被测液体的粘度，本发明专利技术具有损耗低、尺寸小、不易损坏等优点，尤其适用于车载等复杂环境下油液粘度的检测。复杂环境下油液粘度的检测。

【技术实现步骤摘要】
U型金属丝谐振式粘度传感器


[0001]本专利技术涉及一种粘度传感器，是一种具有谐振频率与温度交叉敏感低、工作在低赫兹频率范围、谐振元件不易损坏的优势，精度高、功耗低且体积小、成本低的U型金属丝谐振式粘度传感器。

技术介绍
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[0002]粘度可以用来检测液体的状况，是描述液体物理行为的重要理化特性参数之一。液体粘度的测量在石油化工、食品、汽车、纺织工业、生物医学工程等领域是必不可少的。例如，在汽车工业中，润滑油粘度的现场监测是跟踪润滑油性能的关键指标。在石油开采中，对井下环境中油藏液体粘度和密度的检测是指导油藏开发策略的重要参数。在生物医学诊断中，对测试样品的粘度进行测量可以实现以较低的成本进行内毒素检测。
[0003]传统在实验室中用于测量粘度的仪器测量精度高，但是由于其部件较大以及其测量原理的限制，难以直接小型化而作为传感器使用。当只有非常少量的样品液体可用时，或者测量过程必须在封闭的储层、生产线或汽车类运动机械设备上使用时，合适的粘度检测传感器日益成为必需。
[0004]基于机械谐振技术，以谐振元件作为敏感元件而实现的传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种U型金属丝谐振式粘度传感器，其特征在于，包括U型金属丝、用于搭建磁场的两块平行放置的圆形强力永久磁铁、支撑机构、频率信号发生器模块、阻抗测量模块以及微控制器模块；所述U型金属丝与两块平行放置的圆形强力永久磁铁分别固定到支撑机构上，U型金属丝的两个开放端分别与频率信号发生器模块和阻抗测量模块相连接；以频率信号发生器模块提供的交变电流作为激励源驱动U型金属丝在被测液体及磁场中振动；阻抗测量模块检测U型金属丝在磁场中振动时输出的阻抗信号，获得U型金属丝工作时的频率/阻抗曲线，通过所测得的U型金属丝工作时的频率/阻抗曲线，获得U型金属丝在被测液体中发生谐振时的阻抗与非谐振时阻抗的差值，利用阻抗差值计算被测液体的粘度。2.根据权利要求1所述的一种U型金属丝谐振式粘度传感器，其特征在于，频率信号发生器模块采用DDS模块输出一个频率和相位都可编程控制的正弦波信号，经其内部D/A转化并放大后对U型金属丝谐振敏感元件提供激励电流；阻抗测量模块对谐振敏感元件的阻抗进行测量，经过放大模块PGA、滤波模块LPF后作为A/D的一组输入信号，A/D的另一组输入信号是频率信号发生器中DDS输出的参考信号；所述微控制器采用FPGA实现，用以实现对电路中硬件器件的控制、阻抗的采集以及数据运算处理；FPGA模块将频率信号解调出来，并进行频率搜索，计算下一步DDS模块应输出的频率值，如此形成闭环控制，最终寻找出谐振敏感元件的谐振频...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建国，吴德鸿，沈义涛，林波，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：