[发明专利]一种用于微振动测量的微波谐振腔

说明书

本发明公开了一种用于微振动测量的微波谐振腔，属于振动传感器技术领域，包括谐振腔主体、中心导体、聚合物套管、凹槽、敏感质量块、膜式悬臂梁、膜式悬臂梁支撑架，敏感质量块和膜式悬臂梁支撑架刚性连接，膜式悬臂梁支撑架与聚合物套管中末端的凹槽粘接，聚合物套管与谐振腔主体的外侧配合通过导电胶粘接。与现有技术相比，本发明的用于微振动测量的微波谐振腔的品质因数(Q)高，实现低频微振动测量准确度和灵敏度的提高。

技术领域

本发明涉及一种用于微振动测量的微波谐振腔，属于振动传感器技术领域。

背景技术

现有的振动传感器方式常采用压阻式、电容式等制备，加速度的灵敏度受到电压、电流测量灵敏度的限制，已达到瓶颈，无法高精度微振动测量的需求。

基于微波干涉原理的微振动传感器将敏感到的物理量转换至频率，可以极大提高传感器的灵敏度和测量准确度，但基于微波干涉原理的微振动传感器尚未见报道。

基于微波干涉原理的微振动传感器的核心部件是微波谐振腔，其性能好坏直接决定了整个传感器测量微振动加速度的准确性。谐振腔的品质因数Q是表征微波谐振腔储能及耗能的大小、频率选择性的强弱以及工作稳定性高低的一个重要参数。Q值越大，说明微波谐振腔的能量损耗越小、其频率选择特性越强、工作稳定程度越高，因此，谐振器的品质因数越高，整个传感器系统测试结果准确度越高。

因此，为了实现微振动传感器的高准确度和高灵敏度，提供一种用于微振动测量的高品质因数(Q)的微波谐振腔，就成为该技术领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是，针对以上问题的提出，提供一种用于微振动测量的品质因数(Q)的微波谐振腔，实现低频微振动测量准确度和灵敏度的提高。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的一种用于微振动测量的微波谐振腔，其特征在于：包括谐振腔主体、中心导体、聚合物套管、凹槽、敏感质量块、膜式悬臂梁、膜式悬臂梁支撑架，敏感质量块和膜式悬臂梁支撑架刚性连接，膜式悬臂梁支撑架与聚合物套管中末端的凹槽粘接，聚合物套管与谐振腔主体的外侧配合通过导电胶粘接；膜式悬臂梁的外壳上还包含两个电极：微波信号负极和微波信号正极，微波信号负极与膜式悬臂梁中的聚酯膜紧密间隔设置；微波谐振腔采用开放式同轴模式，其封闭端安装有一个母SMA连接器，中心导体焊接在镀银中空中心导体孔内，聚合物套管在外表面上设有铜箔；膜式悬臂梁上有聚酯膜，该聚酯膜包含在金属外壳内，所述用于微振动测量的微波谐振腔与微波读出电路系统相连接。

优选地，所述微波读出电路系统包括微波信号源、功分器、可调衰减器、可调相移器、微波混频器、环形器、锁相放大器和数据采集系统；微波信号源通过功分器分别与可调衰减器和环形器相连接，可调衰减器通过可调相移器与微波混频器相连接，微波混频器分别与环形器和锁相放大器相连接，环形器通过另一个环形器与高Q谐振腔相连接，锁相放大器通过数据采集系统与信号处理系统相连接。

优选地，所述敏感质量块和中心导体之间的间隙为50μm～100μm。

优选地，所述敏感质量块为圆柱形。

优选地，所述圆柱形敏感质量块采用高密度的Pb-Sn合金制成。

优选地，所述膜式悬臂梁的壳上还包含两个电极，电极与聚酯膜紧密间隔设置。

有益效果：

与现有技术相比，本发明的用于微振动测量的微波谐振腔的品质因数(Q)高，实现低频微振动测量准确度和灵敏度的提高。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

附图说明