音叉密度計(jì)的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀

數(shù)年以來(lái)，音叉類(lèi)傳感器一直用于復(fù)雜環(huán)境下流體的粘度與密度。石英音叉因其低功耗、高精度、長(zhǎng)穩(wěn)定、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)廣泛用于各個(gè)行業(yè)，如通過(guò)測(cè)量不同擾動(dòng)下共振頻率的變化，開(kāi)發(fā)了多種高精度共振傳感器，其中包括壓力、溫度、加速計(jì)、密度、粘度、陀螺儀等。相比于其他密度檢測(cè)設(shè)備，音叉密度計(jì)具有體積小、壽命長(zhǎng)、可靠性高、重量輕等特點(diǎn)。

影響音叉類(lèi)傳感器精度的因素很多，為了提升其精度，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做出了大量研究。市場(chǎng)上的音叉密度計(jì)在應(yīng)用過(guò)程中，插入待測(cè)液體的音叉，其共振頻率易受到液體密度特性及其他因素影響。

為此，很多學(xué)者對(duì)音叉密度計(jì)自身多種問(wèn)題進(jìn)行研究，如Yang等人通過(guò)完成頻率-密度特性采集實(shí)驗(yàn)，得到粘度補(bǔ)償密度計(jì)算模型，對(duì)音叉密度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)；Zhang等人采用增強(qiáng)音叉密度計(jì)激勵(lì)電壓的方式，提高信噪比，對(duì)音叉密度計(jì)校準(zhǔn)；Zhang等人基于原子力顯微鏡微懸臂梁理論，通過(guò)測(cè)量共振頻率和品質(zhì)因數(shù)，建立石英音叉的流體動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)密度和粘度進(jìn)行檢測(cè)，有效降低了相對(duì)均方誤差；Zhang等人提出一種用于石英增強(qiáng)光聲光譜溫度補(bǔ)償頻率的光致熱彈性校準(zhǔn)方法，有效提高了石英晶體音叉共振校準(zhǔn)精度。

Lang等人首次提出了一種基于石英音叉?zhèn)鞲新暡ń庹{(diào)的石英增強(qiáng)光熱光譜氣體傳感方法，該傳感系統(tǒng)可以降低噪聲，提高檢測(cè)靈敏度；Qiao等人提出一種基于超高靈敏度光致熱彈性光譜的一氧化碳傳感器，采用波長(zhǎng)調(diào)制光譜和二次諧波解調(diào)技術(shù)來(lái)降低背景噪聲，提高了靈敏度水平，改善了一氧化碳傳感器檢測(cè)性能；Peng等人通過(guò)設(shè)計(jì)石英音叉?zhèn)鞲衅鲀?nèi)部帶寬前置放大器，對(duì)電路中的雜散電容進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)償。這些學(xué)者的研究一定程度上提高了音叉類(lèi)傳感器的檢測(cè)精度，但是大部分是針對(duì)其自身結(jié)構(gòu)及材料等方面缺陷做出補(bǔ)償和校準(zhǔn)，很少有人研究音叉應(yīng)用過(guò)程中受流體速度影響造成的誤差。

審核編輯黃宇