一种新型石英音叉传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型石英音叉传感器，包括石英音叉、激励单元、测量单元、信号转换单元、微控制单元及电源。本实用新型专利技术所述新型石英音叉传感器通过微控制单元控制激励单元驱动石英音叉产生稳定振荡，测量单元获得振荡频率及对应的阻抗，并将其发送到信号转换单元进行转换后输出到微控制单元，微控制单元计算待测介质的密度、粘度数值，从而对待测介质的品质进行判断，实现了对待测介质品质的实时监测，同时所述新型石英音叉传感器具有监测准确，灵敏度高的特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及传感器
，尤其涉及一种新型石英音叉传感器。
技术介绍
润滑油作为四大石油产品之一，是关系国计民生的重要商品，广泛应用于汽车、冶金、化工、电力等工业领域，尤其以汽车行业的应用最为典型。润滑油作为发动机的润滑介质，用于减少部件之间表面磨损而导致部件疲劳，其品质的高低将直接决定发动机的使用寿命，故须实时对润滑油油品质量进行监测。而传统的汽车发动机油品质量传感器是通过测量机油的介电常数或电导率来反映其油品粘度、含水量及杂质等，最后评估其质量水平。但对油介质介电常数与电导率的测量需要构建电容式传感器，在监测过程中受到其他外部电磁环境条件的影响较大，容易导致测量结果不准确，而且，仅使用介电常数与电导率这样单一的参数来评估油品质量的高低也无法对油介质进行全面的分析。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术的目的在于提供一种新型石英音叉传感器，能够直接准确的测量包括润滑油在内的液体的粘度、密度介电常数，进而实现对待测介质品质的实时监测。为达此目的，本技术采用以下技术方案：一种新型石英音叉传感器，其特征在于包括：石英音叉、激励单元、测量单元、信号转换单元、微控制单元及电源；所述石英音叉与激励单元电连接，作为介质检测敏感元件；所述激励单元与微控制单元电连接，用于驱动石英音叉振荡；所述测量单元与石英音叉电连接，用于获得石英音叉的振荡频率及对应的阻抗，并将其发送到信号转换单元，具体包括第一电压表、第二电压表与I/V转换电路，所述第一电压表一端连接激励单元和石英音叉，另一端接地；所述石英音叉的另一端依次经I/V转换电路和第二电压表接地；所述信号转换单元与测量单元电连接，用于将石英音叉振荡频率及对应的阻抗转换为与微控制单元接收信号相匹配的格式，并将其发送到微控制单元；所述微控制单元用于控制激励单元驱动石英音叉振荡，同时根据接收的石英音叉振荡频率及对应的阻抗计算待测介质的密度、粘度数值；所述电源与微控制单元、激励单元、测量单元及信号转换单元电连接，用于给微控制单元、激励单元、测量单元及信号转换单元供电；特别地，所述通讯模块与微控制单元电连接，用于输出微控制单元计算获得的待测介质的密度、粘度数值。特别地，所述上位机与通讯模块电连接，用于显示通讯模块输出的待测介质的密度、粘度数值。本技术提出的新型石英音叉传感器，通过微控制单元控制激励单元驱动石英音叉产生稳定的振荡，测量单元获得振荡频率及对应的阻抗，并将其发送到信号转换单元进行转换后输出到微控制单元，微控制单元计算待测介质的密度、粘度数值，从而对待测介质的品质进行判断，实现了对待测介质品质的实时监测。同时，该新型石英音叉传感器具有监测准确，灵敏度高的特点。附图说明图1是本技术实施例提供的新型石英音叉传感器电路结构框图。图2是本技术实施例提供的新型石英音叉传感器测量单元电路图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。实施例一请参照图1所示，图1为本技术实施例提供的新型石英音叉传感器电路结构框图。本实施例中，石英音叉传感器具体包括：石英音叉101、激励单元102、测量单元103、信号转换单元104、微控制单元105、通讯单元107、上位机108及电源106。所述石英音叉101与激励单元102电连接，固有频率为32.768kHZ，具有高稳定性、高精度及低功耗的特点，将其置入待测介质中，作为介质检测敏感元件。所述激励单元102与微控制单元105电连接，具体包括：频率产生单元1023、滤波单元1022与放大单元1021。所述频率产生单元1023与微控制单元105电连接，具体包括AD9850芯片、I/V转换电路和差分电路，其中，AD9850芯片根据微控制单元105的输出信号产生两路极性互补的单极性电流信号；通过I/V转换电路将电流信号转换为电压信号，再通过差分电路将两路互补单极性电压信号转换为双极性输出的电压信号，作为石英音叉101的激励信号输出到滤波单元1022。所述滤波单元1022与放大单元1021电连接，采用四阶贝塞尔低通滤波器。频率产生单元1023输出的激励信号波形为抽样叠加而成，含有大量的高频杂波混叠信号，经四阶贝塞尔低通滤波器滤除杂质后，获得平滑的正弦波。所述放大单元1021与石英音叉101电连接，采用同相比例放大电路。AD9850芯片输出的电流信号为0-10.24mA，经I/V转换电路转换后可达0-2.048V的电压，再通过四阶贝塞尔低通滤波器后，输出的正弦信号峰值一般略低于2.048V，而石英音叉101产生振荡所需要的激励源电压为5V的正弦信号，故将滤波单元1022输出的正弦波激励信号经同相比例放大电路将有效电压放大至5V,并将放大后的信号输出到石英音叉101，激励石英音叉101产生稳定的振荡。所述测量单元103与石英音叉101电连接，采用简化的自动平衡法测量阻抗，获得石英音叉101在待测介质下的频率阻抗特性，从而获得石英音叉101的振荡频率及对应的阻抗，并将其发送到信号转换单元104。请参照图2所示，图2为本技术实施例提供的新型石英音叉传感器测量单元电路图。所述测量单元具体包括第一电压表Vx、I/V转换电路和第二电压表Vr，所述第一电压表Vx一端连接激励单元102和石英音叉101，另一端接地；所述石英音叉101的另一端依次经I/V转换电路和第二电压表Vr接地。其中，激励单元102产生正弦激励信号，将激励信号施加于石英音叉101上，此时，流经石英音叉101的电流为Ix。在运算放大器负反馈循环中，利用运算放大器的“虚拟地”分析原理可知，流入运算放大器的电流为零，这样，电流Ix将直接流过电阻Rr,Ir=Ix,则Vr=Ir×Rr=Ix×Rr,Ix为电压Vx流经被测元件DTU的电流值，则被测元件DUT的阻抗值。采用上述公式计算获得石英音叉101的阻抗数值，对应石英音叉101的振荡频率，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型石英音叉传感器，其特征在于包括：石英音叉、激励单元、测量单元、信号转换单元、微控制单元及电源；所述石英音叉与激励单元电连接，作为介质检测敏感元件；所述激励单元与微控制单元电连接，用于驱动石英音叉振荡；所述测量单元与石英音叉电连接，用于获得石英音叉的振荡频率及对应的阻抗，并将其发送到信号转换单元，具体包括第一电压表、第二电压表与I/V转换电路，所述第一电压表一端连接激励单元和石英音叉，另一端接地；所述石英音叉的另一端依次经I/V转换电路和第二电压表接地；所述信号转换单元与测量单元电连接，用于将石英音叉振荡频率及对应的阻抗转换为与微控制单元接收信号相匹配的格式，并将其发送到微控制单元；所述微控制单元用于控制激励单元驱动石英音叉振荡，同时根据接收的石英音叉振荡频率及对应的阻抗计算待测介质的密度、粘度数值；所述电源与微控制单元、激励单元、测量单元及信号转换单元电连接，用于给微控制单元、激励单元、测量单元及信号转换单元供电。

【技术特征摘要】
1.一种新型石英音叉传感器，其特征在于包括：石英音叉、激励单元、测量单元、信号转
换单元、微控制单元及电源；
所述石英音叉与激励单元电连接，作为介质检测敏感元件；
所述激励单元与微控制单元电连接，用于驱动石英音叉振荡；
所述测量单元与石英音叉电连接，用于获得石英音叉的振荡频率及对应的阻抗，并将
其发送到信号转换单元，具体包括第一电压表、第二电压表与I/V转换电路，所述第一电压
表一端连接激励单元和石英音叉，另一端接地；所述石英音叉的另一端依次经I/V转换电路
和第二电压表接地；
所述信号转换单元与测量单元电连接，用于将石英音叉振荡频率及对应的阻抗转换为
与微控制单元接收信号相匹配...

【专利技术属性】
技术研发人员：王显波，王天雄，周禄雄，饶绍兵，
申请(专利权)人：四川省三台水晶电子有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51