[发明专利]基于光激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于光激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）对待测音叉式石英晶振采用激光光束进行激励，对激光光束的强度进行调制，使激光光束的强度调制频率在音叉式石英晶振的固有频率附近进行扫描；（b）在对激光光束强度调制的频率进行扫描的同时引入一束探测光入射至音叉式石英晶振的任意一个振臂的外侧面上，探测光打在振臂外侧面后产生的反射光与探测光所在平面呈竖直平面且该平面垂直于音叉式石英晶振的振臂外侧面；探测光与振臂外侧面所成角度为10°~80°；（c）采集固定在空间位置上的一个接收面接收到的反射光因反射方向变化引起的强度变化信息，并将其强度转化为相应的电信号，电信号变化幅度最大时表示此时音叉式石英晶振与激光发生共振；（d）对反射光的电信号进行解调，得到反射光强度变化量随扫描频率变化的频率响应曲线，根据频率响应曲线就可以得到待测音叉式石英晶振的固有频率。

2.如权利要求1所述的基于光激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，用于实现如权利要求1所述的方法；其特征在于，包括光激励装置以及光探测装置；所述光激励装置包括一个函数发生器（3）以及与函数发生器（3）信号输出端相连接的强度可调激光器（2），强度可调激光器（2）出射的激光通过一个第一汇聚透镜（1）汇聚后入射至待测音叉式石英晶振（4）的任一振臂的外侧面上进行激励；函数发生器（3）的同步信号输出端连接有一个锁相放大器（10），锁相放大器（10）与一个内设Labview软件的计算机（11）通过串口数据线连接，计算机（11）与函数发生器（3）通过串口数据线相连并实现计算机（11）对函数发生器（3）的控制；所述光探测装置包括用于向待测音叉式石英晶振（4）任意一个振臂外侧面发射探测光的光发射装置以及固定在空间位置上的用于接收经振臂反射的反射光的第二汇聚透镜（8）和位于第二汇聚透镜（8）出射光路上的光电转换装置（9）；光电转换装置（9）的信号输出端与锁相放大器（10）的信号输入端相连接；所述光发射装置发射的探测光打在振臂外侧面后产生的反射光与探测光所在平面呈竖直平面且该平面垂直于音叉式石英晶振（4）的振臂外侧面；探测光与振臂外侧面所成角度为10°~80°。

3.如权利要求2所述的基于光激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，所述激励光与探测光入射至音叉式石英晶振（4）的同一振臂上；所述激励光的波长与光电转换装置（9）的探测范围不重合，激励光作用位置为距离振臂顶端2.5mm~3.0mm。

4.如权利要求2或3所述的基于光激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，所述强度可调激光器（2）采用LED激光器，且其功率大于50mW。

5.如权利要求2或3所述的基于光激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，光电转换装置（9）采用光电探测器或位置探测器。

6.如权利要求4所述的基于光激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，光电转换装置（9）采用光电探测器或位置探测器。

7.如权利要求2或3所述的基于光激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，所述光发射装置包括探测光源（6）以及驱动探测光源（6）的光源驱动器（5）；探测光源（6）的出射光路上设有一个准直器（7）；经准直器（7）准直后的探测光与音叉式石英晶振（4）振臂作用位置在距振臂上端0.3mm-1.5mm之间。

8.如权利要求4所述的基于光激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，所述光发射装置包括探测光源（6）以及驱动探测光源（6）的光源驱动器（5）；探测光源（6）的出射光路上设有一个准直器（7）；经准直器（7）准直后的探测光与音叉式石英晶振（4）振臂作用位置在距振臂上端0.3mm-1.5mm之间。

9.如权利要求7所述的基于光激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，所述探测光源（6）采用激光器或激光笔。

10.如权利要求8所述的基于光激励的音叉式石英晶振谐振频率的测量装置，其特征在于，所述探测光源（6）采用激光器或激光笔。