本文有张家港市泰宇机械有限公司全自动滚圆机采集网络整理 http://www.gunyuanji.com  为了对硅微谐振压力传感器进行快速、高精度的开环特性测试,提出了一种基于多频扫描的频率特性测试方法。通过数字电路将多个不同频率的扫频信号叠加作为驱动信号,以实现在整个测试频带范围内高效且高精度的频率特性测试。搭建了以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的多频扫描测试系统,采用4个正弦扫频信号叠加进行测试,结果表明:多频扫描测试与稳态扫描测试精度基本一致,但测试效率提高了4倍。多频扫描测试方法在保证测试精度的前提下,显著提高了测试效率,能够更好地满足高Q值传感器及其在批量生产过程中的测试需求。 振器等效二阶振动系统谐振器受迫振动时的二阶动力学微分方程近似为m¨x(t)+c?x(t)+kx(t)=Fsinωt(1)式中Fsinωt为作用于谐振器的简谐驱动力;c为谐振器等效阻尼系数;x(t)为谐振器振动位移。谐振器振幅为X=Fmω2n1－ω2ω2()n2+4δ2ω2ω2槡n(2)式中ωn为谐振器固有频率;ω为驱动力频率;δ为谐振器的阻尼比。由式(2)可知当驱动力频率等于谐振器的固有频率时，谐振器振动幅值最大。1．2驱动检测原理硅微谐振压力传感器采用静电驱动、电容检测的工作方式，图2为硅谐振压力传感器驱动检测原理简图。Vd为一定频率的正弦驱动信号，该信号输入到传感器驱动极产生简谐驱动力，谐振器在驱动力的作用下产生受迫振动，从而在传感器的检测极产生按一定频率变化的微小电容信号ΔC振动系统-电动液压滚圆机数控电动滚弧机价格低张家港电动滚圆机多少钱，经过接口电路进行相应的信号处理，将变化的电容信号转换为相应频率的电压信号Vo输出，当驱动信号频率等于谐振器固有频率时，输出信号Vo幅值最大。本文有张家港市泰宇机械有限公司全自动滚圆机采集网络整理 http://www.gunyuanji.com  …驱动极检测极VdΔCC/V放大器滤波器Vo图2硅微谐振压力传感器驱动检测原理开环测试主要为了获取传感器频率特性。在一定频率范围内改变驱动信号的频率，通过记录输出信号的幅值和相位信息可以获得传感器的频率特性曲线。输出信号幅值最大点对应的频率即为传感器的谐振频率f，求得传感器的品质因数Q［9］为Q=f|f2－f1|(3)式中f1和f2为幅频特性曲线中－3dB处对应的频率。2多频扫描测试方法原理硅微谐振压力传感器为线性系统，根据线性系统叠加原理可知，如果多个正弦信号叠加作为系统的输设计的硅微谐振压力传感器频率测试范围为34～36kHz，频率测试精度为5Hz，若叠加4个单一频率的驱动信号进行多频扫描测试，所叠加信号频率间隔为500Hz，每组频率测试时间为200ms，以1MHz采样率对传感器输出信号进行采样并做快速傅里叶变换能够获得足够的频谱分辨精度，从而准确地获得所叠加4个频点的幅值和相位信息，通过排序算法获得谐振频率和－3dB幅值频率，通过式(3)计算得到Q值，且测试效率提高了4倍。3实验与结果分析基于多频扫描的硅微谐振压力传感器，测试系统框图如图3所示。上位机FPGADAC传感器ADC接口电路图3多频扫描测试系统系统采用XILINX公司的XC6SLX45FPGA作为主控芯片，由其内部的DDSIP核产生4个频率相差500Hz，扫频精度为5Hz的正弦变频信号［11］，通过FPGA内部加法器直接将4个扫频正弦信号相加，然后通过高分辨率的数/模转换器AD5686将数字信号转换为模拟信号，输入到硅微谐振压力传感器的驱动极进行驱动，传感器的检测极产生变化的电容信号，经过接口电路处理转换为电压信号输出，通过高分辨率模/数转换器AD7356对输出信号进行采集，转换为数字信号输入到FPGA，FPGA对所采集的输出信号进行快速傅里叶变换，得到对应频点的幅值和相位信息，再通过串口输出到至位机。利用上位机接收的数据绘制频率响应曲线，计算Q值，完成多频扫描测试。图4(a)和图4(b)分别为单点稳态扫频测试和多频扫描测试对应的频率特性曲线。由图4(a)可知稳态扫频所测的传感器谐振频率f0=34．375kHz，－3dB频率f1=34．365kHz，f2=34．39kHz，由式(3)计算可得传感器品质因数Q=1375。由图4(b)可振动系统-电动液压滚圆机数控电动滚弧机价格低张家港电动滚圆机多少钱本文有张家港市泰宇机械有限公司全自动滚圆机采集网络整理 http://www.gunyuanji.com