吴涛涛开题报告.docx

上海工程技术大学
毕业设计（毕业论文）开题报告
学 院 电子电气工程学院
专 业 自动化
班级 学 号 0212091 021209135
学 生 吴涛涛
指导教师 赵春锋
题目 声表面波扭矩传感器关键技术的研究
任务规定
外界参数变化而改变达到测量的目的。而对 于延迟编码型则有更多成功的例子，如1997年12月美国Pennsylwnia州立大学 的V. K. Varadan教授提出一种无源、无线反射式声表面波加速度测试系统，它 将电磁波激励声表面波延迟反射器，根据天线反射回波的延迟测量加速度，它能 应用于对直升飞机叶片高速转动时尖端的加速度及汽车碰撞时数据的自动测试 和应力应变及温度的测量。奥地利的UnivofTechnologyVierma的R. Steindl 等采用带反射器的延迟线作为无线查询的传感器，该反射器是可编程的，这样， 可实现对目标的程控编码。A，Pohl等研究成功的汽车轮胎的压力、温度、摩擦 的测量和刹车的监测。此外，目前世界各地还有许多各种无源声表面波查询、识 别和传感器系统的研究成果。
三、本课题的设计内容和方案
1、 设计内容及要求
本课题通过研究声表面波器件的原理和扭矩传感器的性能指标，分析声表面 波扭矩传感器的基本结构形式以及工作原理与基本数学关系，初步建立扭矩测量 实验平台，并掌握声表面波器件的设计制作一般方法。通过本课题来掌握声表面 波扭矩传感器的设计方法，熟悉声表面波扭矩传感器的重要指标参数，最后写出 毕业论文。
2、 声表面波（SAW ）传感器的几种设计方法

延迟线型声表面波传感器的基本结构如图3所示，由IDT和反射栅构成。一 般的延迟线型声表面波传感器以压电材料作为基片，直接在压电基片上镀电极来 激发声表面波。可以根据反射栅的不同排布和对反射栅外接阻抗的方式来实现编 码，从而对回波信号的相位进行调制，因此延迟线型声表面波传感器主要用在辨
识标签领域中。
IDT
Reflector
图3基

n
本结构延迟线型声:
迟线型声表面波传感器
利用叉指换能器电极的设计，可以设计出谐振型声表面波传感器，它是将发
射/接收叉指换能器置于全反射的反射极间组成的，如图4所示。谐振型传感器的 基本原理是根据所需敏感的物理量或化学量，适当设计声表面波振荡器，使它对 一定的微细干扰敏感，并转换为对频率的测量。将制造好的声表面波振荡器置于 一些物理量和化学量的变化中，声表面波的传播速度和振荡频率将发生变化。
IDT
图4谐振型声表面波传感器
3、设计方案
本课题将设计谐振型声表面波(SAW)传感器来测量扭矩。由IDT和反射栅组 成SAW谐振器，利用其谐振频率随IDT叉指间距变化而改变的特性测量扭矩。
给叉指换能器(IDT)施加频率为fo的激励，将发生声电转换，在压电基片 上激励的SAW向两侧传播在左右反射栅之间发生多次反射，反射波仍由IDT接收。 当激励信号的频率与传感器自身的谐振频率一致时，传感器内部将形成谐振，将 该组回波信号所对应的激发信号频率定为目前扭矩状态下的谐振频率。生成的同 频SAW到达IDT时发生电声转换，向外辐射同频电磁波。通过示波器等测量仪 器对回波信号进行测量，通过对回波进行比较，当回波信