一种单晶硅谐振式密度传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种单晶硅谐振式密度传感器，包括永久磁石、单晶硅芯片和振动子，所述单晶硅芯片通过振动子与永久磁石相连，所述单晶硅芯片与永久磁石之间形成磁场，在单晶硅芯片表面的中心和边缘设有两个形状大小完全一致的H形状的谐振梁，所述谐振梁位于单晶硅芯片的下表面，且处于磁场中，所述谐振梁产生的谐振信号通过特性修正存贮器处理并传输给微处理器，所述微处理器通过D/A转换器转换为特定频率的数字信号，并传输至手持智能终端，本实用新型利用单晶硅谐振式传感器制造的密度传感器采用微电子机械加工新技术，具有高精度，高稳定性和高可靠性，连续长时间工作不需要调校零点，具有国内先进水平，完全可以替代原来的电容式密度传感器。
【专利说明】
一种单晶硅谐振式密度传感器
技术领域
[0001]本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种单晶硅谐振式密度传感器。
【背景技术】
[0002]密度是液体的重要物理特性之一，液体密度的测量在食品制造、石油化工以及航空航天等领域有着非常重要的意义。谐振式传感器可实现在线连续测量，具有稳定性好、分辨率高、测量精度高、易实现数字化远距离传输等优越的性能，成为当今人们研究的热点。根据谐振子的形状，谐振式传感器可以分为振筒式、振弦式、薄板式、音叉式、U型管式、双管式、单管式等。国内研究的谐振式液体密度计的形式主要有振动管式、振动膜式和振动筒式。目前国内已有不少科研人员在研究用谐振式原理测量液体密度，但大多处于研发阶段，还没有达到成品化。
【实用新型内容】
[0003]针对以上问题，本实用新型提供了一种单晶硅谐振式密度传感器，利用单晶硅谐振式传感器制造的密度传感器采用微电子机械加工新技术，具有高精度，高稳定性和高可靠性，连续长时间工作不需要调校零点，具有国内先进水平，完全可以替代原来的电容式密度传感器，可以有效解决【背景技术】中的问题。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:一种单晶硅谐振式密度传感器，包括永久磁石、单晶硅芯片和振动子，所述单晶硅芯片通过振动子与永久磁石相连，所述单晶硅芯片与永久磁石之间形成磁场，在单晶硅芯片表面的中心和边缘设有两个形状大小完全一致的H形状的谐振梁，所述谐振梁位于单晶硅芯片的下表面，且处于磁场中，所述谐振梁产生的谐振信号通过特性修正存贮器处理并传输给微处理器，所述微处理器通过D/A转换器转换为特定频率的数字信号，并传输至手持智能终端。
[0005]作为本实用新型的一种优选技术方案，所述谐振梁处于单晶硅芯片表面设置的微型真空器中。
[0006]作为本实用新型的一种优选技术方案，所述微处理器连接有内置存贮器。
[0007]作为本实用新型的一种优选技术方案，所述微处理器连接有两个D/A转换器。
[0008]本实用新型的有益效果:
[0009]本实用新型利用单晶硅谐振式传感器制造的密度传感器采用微电子机械加工新技术，具有高精度，高稳定性和高可靠性，连续长时间工作不需要调校零点，具有国内先进水平，完全可以替代原来的电容式密度传感器，谐振梁处于微型真空器中，使其既不与充灌液接触，又确保振动时不受空气阻尼的影响。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型整体结构示意图。
[0011 ]图2为本实用新型谐振梁的结构示意图。
[0012]图3为本实用新型谐振梁产生的信号处理示意图。
[0013]图中标号为:1-永久磁石；2-单晶硅芯片；3-振动子；4-谐振梁；5-特性修正存贮器;6-微处理器;7-D/A转换器;8-手持智能终端;9-微型真空器;10-内置存贮器。
【具体实施方式】
[0014]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0015]实施例:
[0016]如图1、图2和图3所示，一种单晶硅谐振式密度传感器，包括永久磁石1、单晶硅芯片2和振动子3，所述单晶硅芯片2通过振动子3与永久磁石I相连，所述单晶硅芯片2与永久磁石I之间形成磁场，在单晶硅芯片表面的中心和边缘设有两个形状大小完全一致的H形状的谐振梁4，所述谐振梁4位于单晶硅芯片2的下表面，且处于磁场中，所述谐振梁4产生的谐振信号通过特性修正存贮器5处理并传输给微处理器6，所述微处理器6通过D/A转换器7转换为特定频率的数字信号，并传输至手持智能终端8。
[0017]在上述实施例上优选，所述谐振梁4处于单晶硅芯片2表面设置的微型真空器9中。
[0018]在上述实施例上优选，所述微处理器6连接有内置存贮器1。
[0019]在上述实施例上优选，所述微处理器6连接有两个D/A转换器7。
[0020]具体的，本实用新型当激励变压器给谐振梁提供一激励电流时，处于磁场中的谐振梁产生电磁振荡，检测变压器检出振荡信号，通过放大器放大，调节信号幅值和相位，反馈到激励变压器，使系统能可靠稳定地工作于闭环自激状态，以其自身固有的振荡模态持续振动.
[0021]当单晶硅片的上下表面受到压力差时硅片将产生形变，中心处受到张力，因而两个H形状谐振梁分别感受不同应变作用，其结果是中心谐振梁因受压缩力而频率减少，边侧谐振梁因受张力而频率增加，即两个频率之差对应不同的信号。
[0022]将单晶硅谐振式密度传感器上的两个H形谐振梁产生的谐振信号检出后转换成脉冲信号送到脉冲计数器，再将两信号频率之差直接传递到CPU微处理器进行数据处理，经D/A转换器装换为与频率相对应的DC:4?20mA的输出信号。
[0023]基于上述，本实用新型利用单晶硅谐振式传感器制造的密度传感器采用微电子机械加工新技术，具有高精度，高稳定性和高可靠性，连续长时间工作不需要调校零点，具有国内先进水平，完全可以替代原来的电容式密度传感器，谐振梁处于微型真空器中，使其既不与充灌液接触，又确保振动时不受空气阻尼的影响。
[0024]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种单晶硅谐振式密度传感器，其特征在于，包括永久磁石、单晶硅芯片和振动子，所述单晶硅芯片通过振动子与永久磁石相连，所述单晶硅芯片与永久磁石之间形成磁场，在单晶硅芯片表面的中心和边缘设有两个形状大小完全一致的H形状的谐振梁，所述谐振梁位于单晶硅芯片的下表面，且处于磁场中，所述谐振梁产生的谐振信号通过特性修正存贮器处理并传输给微处理器，所述微处理器通过D/A转换器转换为特定频率的数字信号，并传输至手持智能终端。2.根据权利要求1所述的一种单晶硅谐振式密度传感器，其特征在于:所述谐振梁处于单晶硅芯片表面设置的微型真空器中。3.根据权利要求1所述的一种单晶硅谐振式密度传感器，其特征在于:所述微处理器连接有内置存贮器。4.根据权利要求1所述的一种单晶硅谐振式密度传感器，其特征在于:所述微处理器连接有两个D/A转换器。
【文档编号】G01N9/00GK205580920SQ201620120873
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年2月16日
【发明人】张传洲
【申请人】天津合众丰源石油技术有限公司