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音叉密度計(jì)的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀
發(fā)布時(shí)間:2023-06-11 08:20:46

數(shù)年以來,音叉類傳感器一直用于復(fù)雜環(huán)境下流體的粘度與密度。石英音叉因其低功耗、高精度、長穩(wěn)定、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)廣泛用于各個(gè)行業(yè),如通過測量不同擾動(dòng)下共振頻率的變化,開發(fā)了多種高精度共振傳感器,其中包括壓力、溫度、加速計(jì)、密度、粘度、陀螺儀等。相比于其他密度檢測設(shè)備,音叉密度計(jì)具有體積小、壽命長、可靠性高、重量輕等特點(diǎn)。

影響音叉類傳感器精度的因素很多,為了提升其精度,國內(nèi)外學(xué)者做出了大量研究。市場上的音叉密度計(jì)在應(yīng)用過程中,插入待測液體的音叉,其共振頻率易受到液體密度特性及其他因素影響。

為此,很多學(xué)者對(duì)音叉密度計(jì)自身多種問題進(jìn)行研究,如Yang等人通過完成頻率-密度特性采集實(shí)驗(yàn),得到粘度補(bǔ)償密度計(jì)算模型,對(duì)音叉密度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn);Zhang等人采用增強(qiáng)音叉密度計(jì)激勵(lì)電壓的方式,提高信噪比,對(duì)音叉密度計(jì)校準(zhǔn);Zhang等人基于原子力顯微鏡微懸臂梁理論,通過測量共振頻率和品質(zhì)因數(shù),建立石英音叉的流體動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)密度和粘度進(jìn)行檢測,有效降低了相對(duì)均方誤差;Zhang等人提出一種用于石英增強(qiáng)光聲光譜溫度補(bǔ)償頻率的光致熱彈性校準(zhǔn)方法,有效提高了石英晶體音叉共振校準(zhǔn)精度。

Lang等人首次提出了一種基于石英音叉?zhèn)鞲新暡ń庹{(diào)的石英增強(qiáng)光熱光譜氣體傳感方法,該傳感系統(tǒng)可以降低噪聲,提高檢測靈敏度;Qiao等人提出一種基于超高靈敏度光致熱彈性光譜的一氧化碳傳感器,采用波長調(diào)制光譜和二次諧波解調(diào)技術(shù)來降低背景噪聲,提高了靈敏度水平,改善了一氧化碳傳感器檢測性能;Peng等人通過設(shè)計(jì)石英音叉?zhèn)鞲衅鲀?nèi)部帶寬前置放大器,對(duì)電路中的雜散電容進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)償。這些學(xué)者的研究一定程度上提高了音叉類傳感器的檢測精度,但是大部分是針對(duì)其自身結(jié)構(gòu)及材料等方面缺陷做出補(bǔ)償和校準(zhǔn),很少有人研究音叉應(yīng)用過程中受流體速度影響造成的誤差。

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