一种基于平面叉指电极的谐振子振动特性检测装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112815964A(43)申请公布日2021.05.18(21)申请号202011600028.0(22)申请日2020.12.29(71)申请人华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所）地址430000湖北省武汉市洪山区雄楚大街981号(72)发明人王鹏张熙王辉曲天良刘天怡(74)专利代理机构武汉蓝宝石专利代理事务所(特殊普通合伙)42242代理人刘璐(51)Int.Cl.G01C25/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于平面叉指电极的谐振子振动特性检测装置及方法(57)摘要本发明涉及一种基于平面叉指电极的谐振子振动特性检测装置及方法，包括转台、电极基座、信号发生单元、信号检测单元，转台水平设置，电极基座通过安装架固定设置在转台的上方，电极基座为圆环状，电极基座的上表面设有平面叉指激励电极与平面叉指检测电极，信号发生单元与平面叉指激励电极电性连接，信号检测单元与平面叉指检测电极电性连接；转台上固定设置有谐振子固定夹具，谐振子固定夹具用于夹持谐振子的支撑杆，电极基座的上表面与谐振子的唇沿相配合。通过该装置及方法可以测量半球谐振子的品质因素及频率裂解等振动特性。该检测装置及检测方法适用性强，装置结构简单，检测操作简便，极大地优化了谐振子振动特性的检测。CN112815964ACN112815964A权利要求书1/2页1.一种基于平面叉指电极的谐振子振动特性检测装置，其特征在于，包括转台(6)、电极基座(2)、信号发生单元(3)、信号检测单元(4)，所述转台(6)水平设置，所述电极基座(2)通过安装架(7)固定设置在所述转台(6)的上方，所述电极基座(2)为圆环状，所述电极基座(2)的上表面设有平面叉指激励电极(2‑1)与平面叉指检测电极(2‑2)，所述信号发生单元(3)与所述平面叉指激励电极(2‑1)电性连接，所述信号检测单元(4)与所述平面叉指检测电极(2‑2)电性连接；所述转台(6)上固定设置有谐振子固定夹具(5)，所述谐振子固定夹具(5)用于夹持谐振子(1)的支撑杆，所述电极基座(2)的上表面与所述谐振子(1)的唇沿相配合。2.根据权利要求1所述一种基于平面叉指电极的谐振子振动特性检测装置，其特征在于，所述谐振子(1)呈倒“Ψ”状，包括球面罩以及穿过所述球面罩的球心的支撑杆，所述球面罩与所述支撑杆为一体式连接，所述支撑杆与所述谐振子固定夹具(5)可拆卸地连接，所述球面罩的下沿设置在所述电极基座(2)上方、且到所述电极基座(2)的距离为0.05～0.5mm。3.根据权利要求1所述一种基于平面叉指电极的谐振子振动特性检测装置，其特征在于，所述平面叉指激励电极(2‑1)与所述平面叉指检测电极(2‑2)均为对向平行插入的梳齿状电极对，所述平面叉指激励电极(2‑1)与所述平面叉指检测电极(2‑2)为设置在所述电极基座(2)上表面的金属膜层，其厚度为2～5μm。4.根据权利要求1所述一种基于平面叉指电极的谐振子振动特性检测装置，其特征在于，所述平面叉指激励电极(2‑1)、所述平面叉指检测电极(2‑2)与所述电极基座(2)的圆心形成的夹角呈90度。5.根据权利要求1所述一种基于平面叉指电极的谐振子振动特性检测装置，其特征在于，所述安装架(7)包括横臂与竖臂，所述横臂与所述竖臂呈L形设置且固定连接，所述转台(6)的固定部固定安装在所述安装架(7)的横臂上，所述电极基座(2)通过电极基座固定座(8)固定安装在所述安装架(7)的竖臂上端。6.根据权利要求5所述一种基于平面叉指电极的谐振子振动特性检测装置，其特征在于，该装置还包括光学平台(9)，所述光学平台(9)水平设置，所述安装架(7)、所述信号发生单元(3)、所述信号检测单元(4)分别固定安装在所述光学平台(9)上。7.根据权利要求1～6所述任一种装置的谐振子振动特性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过谐振子固定夹具(5)将谐振子(1)固定，并保证谐振子(1)唇沿与电极基座(2)表面的距离为0.05～0.5mm；S2、品质因数的测量：S21、通过信号发生单元(3)向平面叉指激励电极(2‑1)施加与谐振子(1)谐振频率相近的交流信号，使谐振子(1)起振；S22、对信号发生单元(3)断电，此时谐振子(1)中的振动信号处于自由衰减的状态，通过信号检测单元(4)对平面叉指检测电极(2‑2)检测到的信号记录如下参数：1)谐振子(1)的初始振幅A0；2)衰减的时间τ，τ为振幅衰减至A0/e时间，e为自然常数；S23、根据谐振子(1)的谐振频率为f、衰减时间τ计算得到谐振子(1)的品质因数Q，计算2CN112815964A权利要求书2/2页公式如下：Q＝πfτ