[發明專利]采用磁激勵諧振壓阻式懸臂梁測量直流電流或直流電壓的方法

有效

• 申請號: 201310143552.3
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103245819A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 蔣莊德;張桂銘;趙立波;徐龍起;趙玉龍;王苑;王久洪;苑國英
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種采用磁激勵諧振壓阻式懸臂梁測量直流電流或直流電壓的方法，其特征在于：將所述壓阻式懸臂梁置于勻強磁場中，勻強磁場的方向沿著懸臂梁的長度方向，所述懸臂梁上的激勵線圈上施加有正弦交流電壓，懸臂梁受到交變的電磁力發生往復振動，所述懸臂梁的振動通過壓阻惠斯通電橋感知，所述壓阻惠斯通電橋的偏置電流或偏置電壓由恒流源或恒壓源提供，當惠斯通電橋的偏置電流為I₁或偏置電壓為V₁時，所述惠斯通電橋的輸出電壓為U₁；通過改變正弦交流電壓的頻率改變懸臂梁的振動頻率，當正弦交流電壓的頻率等于懸臂梁的固有頻率時發生諧振，通過正弦交流電壓的頻率與懸臂梁的輸出電壓之間對應關系曲線擬合得到懸臂梁的諧振頻率；重復上述步驟，確定電流工作方程f=aI²+b或電壓工作方程f=aV²+b中的參數a和b，即可通過該懸臂梁測量未知直流電流或未知直流電壓大小。

2.一種采用磁激勵諧振壓阻式懸臂梁測量直流電流或直流電壓的方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）將該懸臂梁（11）置于外界勻強磁場中，勻強磁場的方向沿著懸臂梁（11）的長度方向，然后通過第一和第二焊盤（1、2）給懸臂梁（11）上的激勵線圈（10）提供一個正弦交流電壓，懸臂梁（11）受到交變的電磁力將會發生往復振動；

（2）懸臂梁（11）的振動通過置于懸臂梁（11）根部的壓阻惠斯通電橋（9）感知，由一恒流源或恒壓源通過第三、第四、第六和第七焊盤（3、4、6、7）供給惠斯通電橋（9）偏置電流為I₁或偏置電壓為V₁時，使用鎖相放大器通過第五和第八焊盤（5、8）測量惠斯通電橋（9）的輸出U₁；

（3）改變輸入的交流電壓的頻率，懸臂梁（11）的振動頻率隨之發生改變但等于交流電壓頻率，當輸入電壓的頻率等于懸臂梁（11）的固有頻率時將會發生諧振，通過輸入的交流電壓的頻率以及采集鎖相放大器的輸出數據，進行擬合即可得到懸臂梁（11）的諧振頻率為f₁；

（4）重復步驟（2）和（3），改變輸入的偏置電流為I₂或偏置電壓為V₂，此時測得懸臂梁（11）的諧振頻率為f₂；

（5）根據以上測量結果以及電流工作方程f=aI²+b或電壓工作方程f=aV²+b，確定電流或電壓工作方程中的待定參數a和b；當該懸臂梁（11）用于某未知直流電流或直流電壓的測量時，根據測得的諧振頻率f，以及參數a和b，即可計算出該未知直流電流或直流電壓大小。

3.如權利要求1所述的采用磁激勵諧振壓阻式懸臂梁測量直流電流或直流電壓的方法，其特征在于：所述的壓阻式懸臂梁，是矩形懸臂梁或三角形懸臂梁或梯形懸臂梁。

4.如權利要求2或3所述的采用磁激勵諧振壓阻式懸臂梁測量直流電流或直流電壓的方法，其特征在于：所述的壓阻式懸臂梁，其固支條件為單端固支，或雙端固支或者四周固支。

5.如權利要求2所述的采用磁激勵諧振壓阻式懸臂梁測量直流電流或直流電壓的方法，其特征在于：所述的壓阻式懸臂梁是采用磁激勵的，外磁場是采用永磁鐵提供的。