[發(fā)明專利]微梁超諧波同步共振信號倍頻調諧放大裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010092061.0
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111229577B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 劉燦昌;周英超;李磊
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;B06B3/00;G01H17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所述基于超諧波同步共振信號倍頻調諧放大裝置，包括靜電激勵振動裝置、超諧波同步共振倍頻信號調諧裝置兩部分。靜電激勵振動裝置由低頻微梁、低頻壓電控制塊、固定端、靜電驅動電極、底座、直流電壓電源、信號源和導線組成。超諧波同步共振倍頻信號調諧裝置由低頻微梁、低頻壓電控制塊、固定端、高頻壓電控制塊、高頻微梁、信號采集傳感器、耦合連接塊和導線組成。設計適當?shù)牡皖l壓電控制電壓和高頻壓電控制電壓，讓低頻微梁和高頻微梁滿足倍頻同步條件，能實現(xiàn)倍頻信號動態(tài)調諧，改變倍頻信號的頻率。

技術領域

本發(fā)明專利是一種振動信號倍頻放大裝置，特別是一種微梁基于超諧波同步共振信號倍頻調諧放大裝置，屬于振動信號發(fā)生領域。

背景技術

振動信號的提取廣泛應用于機械振動研究、汽車系統(tǒng)、傳感器等領域中。在振動信號的提取中，如何消除外部因素對信號的影響是決定信號精度的主要因素?；谛盘柋额l原理的倍頻技術成為微波頻率放大的主要方法之一，其電路和關鍵器件性能研究與制備成為近年來研究的焦點問題。但是，真空電子學信號源存在體積大、驅動電壓高等問題；半導體電子學非線性電路產生冪級數(shù)信號，存在互調信號密集導致濾波困難和能量分散造成信噪比低的問題。超諧波共振和同步共振等都可實現(xiàn)倍頻振動，還能實現(xiàn)振幅激增、能量耗散抑制等，提高傳感器的性能指標。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對振動信號難以提取的現(xiàn)狀，提供一種振動信號提取的裝置。

本發(fā)明專利解決其技術問題所采用的方案是：所述基于超諧波同步共振信號倍頻調諧放大裝置，包括靜電激勵振動裝置、超諧波同步共振倍頻信號調諧裝置兩部分。所述靜電激勵振動裝置由低頻微梁、低頻壓電控制塊、固定端、靜電驅動電極、底座、直流電壓電源、信號源和導線組成。所述低頻微梁左端與固定端固定連接，右端與低頻壓電控制塊固定連接，低頻壓電控制塊與固定端固定連接；所述靜電驅動電極位于低頻微梁的正下方，固結于底座上，長度比低頻微梁短一些；低頻微梁的左端通過導線連接交流信號源的左端，交流信號源的左端通過導線連接直流電壓電源上端，直流電壓電源下端接地。

所述超諧波同步共振倍頻信號調諧裝置由低頻微梁、低頻壓電控制塊、固定端、高頻壓電控制塊、高頻微梁、信號采集傳感器、耦合連接塊和導線組成。所述高頻微梁左端與固定端固定連接，右端與高頻壓電控制塊固定連接，高頻壓電控制塊與固定端固定連接；所述低頻微梁左端與固定端固定連接，右端與低頻壓電控制塊固定連接，低頻壓電控制塊與固定端固定連接；所述低頻微梁左端與耦合連接塊上端固定連接，耦合連接塊下端與高頻微梁固定連接；信號采集傳感器粘貼固定在高頻微梁上表面上，高頻微梁振動時，信號采集傳感器采集振動信號，經帶通濾波器濾波后產生高頻倍頻信號。

低頻微梁在交流信號激勵作用下產生受迫振動；當交流信號源激勵頻率接近于低頻微梁固有頻率三分之一時，低頻微梁會產生超諧波共振；當高頻微梁的固有頻率為低頻微梁固有頻率N倍時，高頻微梁與低頻微梁產生同步共振，高頻微梁產生激勵頻率3N倍的諧波振動，實現(xiàn)超諧波同步共振的倍頻振動；信號采集傳感器采集倍頻振動信號，經帶通濾波器濾波后產生高頻倍頻信號。

當向低頻壓電控制塊施加控制電壓時，低頻壓電控制塊沿著低頻微梁軸向產生軸向力，低頻微梁在軸向力的作用下固有頻率發(fā)生改變，達到頻率調諧的作用；當向高頻壓電控制塊施加控制電壓時，高頻壓電控制塊沿著高頻微梁軸向產生軸向力，高頻微梁在軸向力的作用下固有頻率發(fā)生改變；設計適當?shù)牡皖l壓電控制電壓和高頻壓電控制電壓，讓低頻微梁和高頻微梁滿足倍頻同步條件，能實現(xiàn)倍頻信號動態(tài)調諧，改變倍頻信號的頻率。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

1.靜電驅動方法是一種無接觸驅動方法，測量干擾因素少，測量靈敏度高。

2.基于超諧波和同步組合共振信號倍頻放大調諧裝置結構簡單，能夠與微機電芯片集成制造。

附圖說明

圖1微梁靜電驅動裝置圖；；

圖2微梁組合共振信號倍頻裝置圖