[發明專利]基于光激勵的音叉式石英晶振諧振頻率的測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201410153732.4
• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN103884419B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 董磊;武紅鵬
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源

1.一種基于光激勵的音叉式石英晶振諧振頻率的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：（a）對待測音叉式石英晶振采用激光光束進行激勵，對激光光束的強度進行調制，使激光光束的強度調制頻率在音叉式石英晶振的固有頻率附近進行掃描；（b）在對激光光束強度調制的頻率進行掃描的同時引入一束探測光入射至音叉式石英晶振的任意一個振臂的外側面上，探測光打在振臂外側面后產生的反射光與探測光所在平面呈豎直平面且該平面垂直于音叉式石英晶振的振臂外側面；探測光與振臂外側面所成角度為10°~80°；（c）采集固定在空間位置上的一個接收面接收到的反射光因反射方向變化引起的強度變化信息，并將其強度轉化為相應的電信號，電信號變化幅度最大時表示此時音叉式石英晶振與激光發生共振；（d）對反射光的電信號進行解調，得到反射光強度變化量隨掃描頻率變化的頻率響應曲線，根據頻率響應曲線就可以得到待測音叉式石英晶振的固有頻率。

2.如權利要求1所述的基于光激勵的音叉式石英晶振諧振頻率的測量裝置，用于實現如權利要求1所述的方法；其特征在于，包括光激勵裝置以及光探測裝置；所述光激勵裝置包括一個函數發生器（3）以及與函數發生器（3）信號輸出端相連接的強度可調激光器（2），強度可調激光器（2）出射的激光通過一個第一匯聚透鏡（1）匯聚后入射至待測音叉式石英晶振（4）的任一振臂的外側面上進行激勵；函數發生器（3）的同步信號輸出端連接有一個鎖相放大器（10），鎖相放大器（10）與一個內設Labview軟件的計算機（11）通過串口數據線連接，計算機（11）與函數發生器（3）通過串口數據線相連并實現計算機（11）對函數發生器（3）的控制；所述光探測裝置包括用于向待測音叉式石英晶振（4）任意一個振臂外側面發射探測光的光發射裝置以及固定在空間位置上的用于接收經振臂反射的反射光的第二匯聚透鏡（8）和位于第二匯聚透鏡（8）出射光路上的光電轉換裝置（9）；光電轉換裝置（9）的信號輸出端與鎖相放大器（10）的信號輸入端相連接；所述光發射裝置發射的探測光打在振臂外側面后產生的反射光與探測光所在平面呈豎直平面且該平面垂直于音叉式石英晶振（4）的振臂外側面；探測光與振臂外側面所成角度為10°~80°。

3.如權利要求2所述的基于光激勵的音叉式石英晶振諧振頻率的測量裝置，其特征在于，所述激勵光與探測光入射至音叉式石英晶振（4）的同一振臂上；所述激勵光的波長與光電轉換裝置（9）的探測范圍不重合，激勵光作用位置為距離振臂頂端2.5mm~3.0mm。

4.如權利要求2或3所述的基于光激勵的音叉式石英晶振諧振頻率的測量裝置，其特征在于，所述強度可調激光器（2）采用LED激光器，且其功率大于50mW。

5.如權利要求2或3所述的基于光激勵的音叉式石英晶振諧振頻率的測量裝置，其特征在于，光電轉換裝置（9）采用光電探測器或位置探測器。

6.如權利要求4所述的基于光激勵的音叉式石英晶振諧振頻率的測量裝置，其特征在于，光電轉換裝置（9）采用光電探測器或位置探測器。

7.如權利要求2或3所述的基于光激勵的音叉式石英晶振諧振頻率的測量裝置，其特征在于，所述光發射裝置包括探測光源（6）以及驅動探測光源（6）的光源驅動器（5）；探測光源（6）的出射光路上設有一個準直器（7）；經準直器（7）準直后的探測光與音叉式石英晶振（4）振臂作用位置在距振臂上端0.3mm-1.5mm之間。

8.如權利要求4所述的基于光激勵的音叉式石英晶振諧振頻率的測量裝置，其特征在于，所述光發射裝置包括探測光源（6）以及驅動探測光源（6）的光源驅動器（5）；探測光源（6）的出射光路上設有一個準直器（7）；經準直器（7）準直后的探測光與音叉式石英晶振（4）振臂作用位置在距振臂上端0.3mm-1.5mm之間。

9.如權利要求7所述的基于光激勵的音叉式石英晶振諧振頻率的測量裝置，其特征在于，所述探測光源（6）采用激光器或激光筆。

10.如權利要求8所述的基于光激勵的音叉式石英晶振諧振頻率的測量裝置，其特征在于，所述探測光源（6）采用激光器或激光筆。