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厚度传感器测量材料及其表面镀层厚度的传感器。
它在工业生产中常用于材料厚度检验和厚度控制系统的误差测量。
在厚度控制系统中通常不要求测量厚度的绝对尺寸，而只要求测量厚度的变化值或与某一标准尺寸的差值，以便控制加工过程。
厚度传感器可分为接触式和非接触式两类。
接触式厚度传感器通常采用电感式位移传感器、电容式位移传感器、电位器式位移传感器、霍耳式位移传感器等（见位移传感器）进行接触式厚度测量。
为了连续测量移动着的材料的厚度，常在位移传感器的可动端头上安装滚动触头，以减少磨损。
还常采用两个相同的位移传感器分别安装于被测材料的上下两面，将两个传感器的测量值平均，以提高测量精度。
接触式厚度传感器可测量移动速度较低（小于5米／秒）的材料,精度可达0.1～1％。
非接触式厚度传感器它的特点是适于连续快速测量，按工作原理可分为电涡流厚度传感器、磁性厚度传感器、电容厚度传感器、超声波厚度传感器、核辐射厚度传感器、X射线厚度传感器、微波厚度传感器等。
电涡流厚度传感器它可用于测量金属材料厚度，特点是测量范围宽、反应快和精度高。
可分为低频透射式（见电涡流式传感器）和高频反射式两类。
高频反射式也由上下两个线圈（分别位于金属材料两面）和激励电路及测量电路组成，所不同的是线圈磁场并不穿透金属材料，电涡流效应对磁场的减弱程度与线圈至材料表面的距离有关。
材料厚度等于两线圈间的距离减去上下两个测量距离之和。
因此根据输出电压即可求出材料厚度。
磁性厚度传感器用于测量磁性材料的厚度。
图1是这种传感器的原理图。
由于所测材料是磁性电路的一部分，故绕于铁心上的线圈的电感与材料的厚度有关。
图中线圈又是振荡器的组成元件，因此振荡器的频率决定于线圈的电感。
通过测量振荡器的频率可确定线圈电感，从而测出材料的厚度。
电容厚度传感器用于测量绝缘材料(如绝缘塑料)的厚度。
图2是这种传感器的原理图。
在被测绝缘材料的两边设置了两块金属电极板，形成一个电容器。
由于电容器的容量与介质厚度有关，而电容器又是振荡器的组成元件，因此通过测量振荡器的振荡频率可确定电容值，从而测出材料的厚度。
采用无电极谐振音叉的石英真空传感器设计宋国庆;王长虹;邹向光;王万生;王俊巍;姚东媛【摘要】提出了一种基于气体输运现象的双参数谐振石英真空传感器(QRVS).与传统QRVS不同,在(zyw)-18°15′切型的石英音叉片本体无任何电极设置,构成“无电极型谐振音叉”;采用频率和等效串联电阻值的双参数谐振敏感机制,且音叉厚度t 与两叉臂间距g之比为t/g =10.为了增大叉臂与真空中残存气体的机械摩擦阻尼,在叉臂的前端制备了4枚通透沟槽.为了抑制寄生振动模式,提高品质因数Q值和叉臂根部的机械疲劳寿命,在两叉臂的边缘分别制作了半圆形台阶,在支撑隔离区加工了2～5枚矩形槽.典型样品实测数据表明:真空测量范围为10-3～ 105 Pa,分辨率为3×10-3 Pa,准确度为10％F.S,稳定性为1.5 ×10-3Pa,达到了设计要求.%A design of quartz resonant vacuum sensor (QRVS) with two-resonant parameters based on gas transportation phenomenon is proposed.Its main differences with the traditional QRVS are stated as the follows:(zyw)-18°15′cut type quartz crystal tuning folk sheet is used in the QRVS,and the QRVS is not set any type of electrodes on its quartz tuning fork sheet which " a piezo-resonant tuning fork with no electrodes " iscalled.Resonance sensitive mechanism with two-parameter that are resonance frequency and equivalent series resistance are used,and ratio of thickness of tuning to distance between the two tuning arms,t/g is 10.In order to increase mechanical friction damping of residual gas in vacuum with fork arms,and four ventilated grooves on the upper end of the arm are prepared.In order to suppress spurious vibration modes,improve the quality factor Q value,and mechanical fatigue life of the fork arm root,thesemicircular steps at the edge of two fork arms and 2 ～5 rectangular grooves in isolating support region are made,respectively.The measured data of typical samples of QRVS show that range of vacuum measurement is 10-3 ～105 Pa,resolution of vacuum measurement is 3 × 10-3Pa,accuracy of vacuum measurement is 10 ％F.S,stability is 1.5 × 10-3Pa,fully meet the design requirements.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2017(036)012【总页数】4页(P104-107)【关键词】石英真空传感器;双参数谐振;无电极谐振音叉;音叉厚度与两叉臂间距比;通透沟槽;半圆形台阶【作者】宋国庆;王长虹;邹向光;王万生;王俊巍;姚东媛【作者单位】中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TP212目前，真空传感器技术薄弱，但在航空、航天、船舶、半导体工业中有广泛应用。
FS—A0001(石英加速度计）1）产品概述本产品为单轴的石英挠性摆式加速度计，通过检测质量敏感输入加速度,再经电路解调和调制，输出完全正比于输入加速度的信号.2）产品特点本产品的特点是体积小、重量轻、精度高，长期稳定性好。
偏值3个月稳定性可优于30μg，标度因数3个月稳定性可优于30 ppm，二阶非线性系数可优于18μg/g2.3)应用领域可用于航空、航天领域的捷联惯性系统或平台测量系统。
4）性能指标19电源(DC）±15 V20绝缘电阻(R i）≥100MΩ（测量电压为100V）21外形尺寸Ф25×31mm（法兰盘可为三角形或方形）22重量（W)≤80 g rm5）产品图片FS-A0002（石英加速度计）1）产品概述本产品和石英加速度计（A0001）的工作原理相同，同属单轴的石英挠性摆式加速度计，其精度属于中等。
2）产品特点本产品的特点是体积小、重量轻、精度中等，月稳定性好，应用范围广，可根据用户要求提供加速度计主要系数的热模型。
3）应用领域本产品可应用于航空、航天、航海等领域的各种捷联惯性系统。
序号项目技术指标1分辨率≤｜±5 ｜μg2量程（｜±IA|max）≥|±25｜g3偏值(K0)≤|±4｜ mg4标度因数（K1）1。
20±0。
20 mA/g5二阶非线性系数（K2）≤｜±30|μg/g26偏值1月稳定性（σK0）≤30 μg （1σ）7标度因数1月稳定性（σK1/K1）≤30 ppm (1σ）8二阶非线性1月稳定性(σK2)≤25 μg/ g2（1σ）9偏值温度系数(αK0）≤|±40|μg/℃10标度因数温度系数（αK1/ K1)≤|±50｜ppm/℃11失准角（δp、δo）≤｜±120| sec 12噪声(I N）≤10 μA13动超调量（σ）≤38 ％态半震荡次数（n)≤3 次参固有频率(f o）≥400 Hz 数带宽（BW）≥1000 Hz14静态电流（I±）≤|±16｜mA15低气压(40Pa、1h)(Δσ）≤5 %（不漏气）16振动（20~2000）Hz（V RD) 6.2 g rms17冲击70 g，11 ms，1/2sin18工作温度范围-45～+85 ℃19电源(DC）±15 V20绝缘电阻（R i）≥100 MΩ（测量电压为100V)21外形尺寸Ф25×31 mm(法兰盘可为三角形、方形）22重量（W)≤80 g rm5）产品图片FS—A0003（石英加速度计)1）产品概述本产品和石英加速度计（A0001型）的工作原理相同，同属单轴的石英挠性摆式加速度计,其精度属于中下等。
石英传感器工作原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊石英传感器那神奇的工作原理呀！你说这石英传感器啊，就像是一个特别靠谱的小侦探。
石英，大家都知道吧，那可是自然界里挺常见的东西呢。
可别小瞧了它，一旦把它做成传感器，那可就厉害啦！想象一下啊，石英就像是一个特别敏感的小精灵。
当周围有什么微小的变化，比如压力啦、温度啦、力啦等等，它都能第一时间感觉到。
它怎么感觉到的呢？这就好比是它有一双超级敏锐的眼睛，任何细微的动静都逃不过它的“法眼”。
比如说压力吧，当有压力作用在石英上的时候，石英就会产生一些奇妙的变化。
就好像你轻轻压一下弹簧，弹簧会变形一样，石英也会因为压力而发生一些改变。
这些改变虽然很微小，但却能被石英传感器捕捉到，然后转化成电信号，让我们知道发生了什么。
温度也是一样呀！温度一变，石英的某些特性也跟着变，这就像人热了会出汗，冷了会发抖一样。
石英传感器就能根据这些变化来告诉我们温度的情况。
那力呢？哎呀，就像是有人推了你一下，你能感觉到那个力量。
石英传感器也能感觉到力的作用，然后准确地把信息传递出来。
你说这石英传感器是不是特别神奇？它就像一个默默工作的小卫士，时刻守护着我们，给我们提供各种重要的信息。
而且啊，石英传感器还有一个特别棒的优点，那就是它特别稳定可靠。
它不会像有些东西那样，一会儿好用，一会儿又不好用了。
它总是那么靠谱，就像你身边那个最值得信赖的朋友一样。
咱生活中的好多地方都用到了石英传感器呢！比如在一些精密仪器里，它能保证仪器的准确性和可靠性。
在工业生产中，它能帮助我们监控各种参数，确保生产的顺利进行。
在我们的日常生活里，说不定你家里的某个电器里就有它的身影呢！总之啊，石英传感器虽然看起来小小的，不太起眼，但它的作用可大了去啦！它就像是一个幕后英雄，默默地为我们的生活和工作贡献着自己的力量。
咱可得好好感谢它呀，没有它，我们的生活可就没那么方便和精确啦！这就是石英传感器的工作原理，是不是很有趣呀？。
石英传感器原理凡是把非电量转换为电量的装置均称为传感器，它是实现信息检测、转换、控制和传输的元器件。
石英晶体传感器按用途、结构、形状等大体可分为机械传感器、通用传感器、化学传感器以及应用于DNA检测的生物传感器，而石英压力温度传感器是一种典型的机械通用型传感器。
传感器一般由敏感元件、传感元件和测量电路等组成。
石英传感器的敏感元件是石英晶体，石英晶体的主要成份是二氧化硅，其密度为2.65×103kg/m3，莫氏硬度为7，熔点高达1750℃，难溶于水，长期稳定性能好，石英晶体具有较高的机电耦合系数，线性范围宽，重复精度高，滞后小，无热释电效应，动态特性优良，振动频率稳定，是其它材料难以代替的。
根据石英晶体的压电效应、压电逆效应及对某些物理量和化学量的变化会引起其频率和Q值（或等效电阻）发生变化的原理而制成的石英传感器，具有精度高、灵敏度好、测量范围宽、反应迅速、数字输出等独特的优势。
由于晶体是频率控制元件，本身就能达到数字化（以频率的方式输出），当绝对频偏与被测含量呈线性关系时，其数字处理既简单又方便，且输出数字量稳定可靠，易与计算机接口，有利于二次仪表的数字化。
数字量与模拟量相比，具有抗干扰性强，适宜于远距离传输，消除了模拟数字转换这一复杂环节及其造成的误差。
由于石英晶体还具有短稳频率与长稳频率的优良特点，传感器的分辨率可提高几个数量级，减少了传感器的校准次数。
石英晶体机械传感器石英晶体机械传感器主要用于测量位移、速度、力、弹性、重量等，较有代表性的传感器包括石英晶体测力计、石英晶体压力计、石英晶体加速度计、石英谐振式重力仪、石英差频重力仪等。
1石英晶体测力计根据压电效应原理制造的石英晶体测力计，与接触表面的面积大小无关，当石英晶体受到力的作用时会产生机械形变，在其表面形成束缚电荷，电荷量的大小与作用力成正比，故测出其表面电荷量就可显示出作用力。
大部分石英晶体测力计均采用压电系数较大的X切型或AT切型的晶体，X切型晶体的压电方程为： qX=d11FX（1）式中，d11为压电常数，FX为沿晶体X方向施加的压力，qX为垂直于X 轴平面上的电荷。
石英晶体微量压力传感器的研究和应用石英晶体微量压力传感器是一种广泛应用于工业控制、科学研究和生物医学领域的高灵敏度传感器，其原理是通过测量石英晶体压电效应的变化来实现对压力的检测。
本文将简要介绍石英晶体微量压力传感器的工作原理、优点、应用场景以及未来的发展趋势。
一、工作原理石英晶体微量压力传感器的工作原理基于石英晶体的压电效应。
石英晶体是将一些氧化物（如二氧化硅）加热到高温并使其逐渐冷却而成的晶体，具有压电特性，即当晶体受到外部压力或张力时，其表面产生电势差。
该电势差可通过精确测量来反映环境中的压力变化情况。
二、优点相对于其他压力传感器，石英晶体微量压力传感器具有以下优点：1. 高灵敏度由于石英晶体具有很高的压电系数和机械品质因数，因此石英晶体微量压力传感器的灵敏度非常高，能够探测非常微小的压力变化。
2. 高精度石英晶体微量压力传感器以其高精度而著称。
通过精细制造和精密电子元器件的组合，可以达到极高的精确度，达到微米级别的探测范围。
3. 耐用性强石英晶体微量压力传感器的机械结构简单，由于其不受温度、机械振动和腐蚀的影响，所以具有很高的耐用性。
三、应用场景石英晶体微量压力传感器的应用场景非常广泛：1. 工业控制在工业控制领域中，石英晶体微量压力传感器用于精确控制工业生产线上流体介质的流速、流量和压力，从而实现高效、稳定的工业制造。
2. 科学研究在科学研究领域中，石英晶体微量压力传感器被广泛应用于气体分析、温度测量和压力控制等领域，为实现科学研究提供了重要的技术支持。
3. 生物医学在生物医学领域中，石英晶体微量压力传感器被用于测量人体内部结构和组织的压力，帮助医生进行精确诊断和手术操作。
四、未来发展趋势随着科技的发展和石英晶体微量压力传感器技术的不断提升，我们可以预见到以下趋势：1. 精度的提高随着制造工艺和电子元器件的不断提高，石英晶体微量压力传感器的精度将得到进一步提高，达到纳米级别。
2. 体积的缩小为了适应越来越小的机械结构和设备，石英晶体微量压力传感器的体积将逐渐缩小，越来越便于集成到微型系统中。
石英晶体（Quartz Crystal）是二氧化硅无水化合物，分子式是SiO2。
当石英晶体片沿X轴方向受力作用时，内部产生极化，在垂直于X轴的两个平面上产生等量的正负电荷，这种现象称为纵向压电效应。
而在垂直于Y轴的平面上，沿着Y轴的方向施加外力时，在与X轴垂直的平面上产生电荷，这种现象称为剪切效应。
石英晶体的压电效应是由于在外力作用下石英晶体内的硅原子和氧原子的位置产生相对变形，正电荷和负电荷的重心互相移位所致。
产生的电荷由覆盖在石英晶体表面的电极板进行收集、传输。
力值的计量就是直接利用这三个压电效应，制成单分量或多分量测力与称重传感器。
利用石英晶体制造称重传感器时，石英晶体篇有并联和串联连接两种方式。
并联连接：两个压电石英晶体片按极化方向相反粘接，负电荷集中在中间的负电极板上，正电荷在两端的正电极板上。
这时相当于两个电容器并联，输出电极板上的电荷和电容量将增加一倍，如图4所示。
如果有n个石英晶体片按并联方式连接，此时的总输出电荷将增加n倍，电荷灵敏度也增加n倍，而电压灵敏度则与单个石英晶体片工作时相同，n个石英晶体片并联所产生的电荷为：Q X=nd11F x式中：Q X——石英晶体圆片垂直于Fx平面产生的电荷d11——石英晶体的纵向压电模数，d11=2.31PC/N两个表面之间的电压U X为：U X=Q X/C X=d11F x/C X式中：C X——石英晶体圆片的电容量.C X=επd2/4t.ε——石英晶体的介电系数。
.串联连接：两个石英晶体片按极化方向相同粘接，于是在两个石英晶体片粘接处的中间电极板上正负电荷相互抵消，这时总电容量为单个石英晶体片工作时的一半，电压都增大一倍，而总电荷则不变，如图5所示。
..若n个石英晶体片串联连接，由于输出电压增加n倍，因此电压灵明度也增加n倍，而电荷灵明度则与单个石英晶体片工作时相同。
.由此得出，多个石英晶体片并联连接时，输出电荷量大，电荷灵敏度高；串联连接时，输出电压大，电压灵敏度高。
石英晶体传感器公式
石英晶体传感器的主要参数包括固有振动频率（f）、谐波次数（n）、振子厚度（b）、密度（σ）、弹性常数（C）等。
这些参数之间的关系可以通过一系列公式来描述。
1. 石英的固有振动频率可用下式表示：
f=n×b×σ/C
其中，f为固有振动频率；n为谐波次数；b为振子的厚度；σ为密度；C为弹性常数。
2. 石英振子的频率还与温度具有下列近似关系：
ft=f0[l+α(t-t0)+β(t-t0)2+γ(t-t0)3]
其中，f0为在温度为t0时的频率；f0为在温度为t时的频率；t0为基准参考温度；α，β，γ为一次、二次、三次幂的温度系数。
这些公式主要用来描述石英晶体的固有振动频率和温度特性，以及它们之间的相互关系。
在使用这些公式时，需要根据具体的石英晶体参数和测量条件进行适当的调整和修正。
单片式压电谐振型石英压力-温度传感器设计宋国庆;姚东媛;邹向光;谢胜秋【摘要】提出了一种采用石英力敏谐振器(QFSR)-石英热敏谐振器(QTSR)的单片式压电谐振型石英压力-温度传感器(QPTS),设计了单片式QPTS结构、石英压力传感器的无应力封接方案以及新型压力-伸缩力变换器.单片式QPTS由QFSR和QTSR构成,均采用AT切型,厚度切变模式工作,不同的是QTSR的长边取向与石英X轴的夹角为60°.无应力封接方案使用石英、单晶硅、非晶态SiC、硼硅酸盐玻璃和柯伐合金的组合,并且利用石英化学刻蚀和物理修饰技术以及半导体的新工艺使QFSR和QTSR改性.其中,非晶态SiC层的制作是为了实现应力的缓冲:虽然硅和石英材料的热膨胀系数不匹配,可是二者之间的非晶态SiC层却能够良好地吸收其热应力,成为无应力结构.%The design of a monolithic piezo-resonant quartz pressure-temperature sensors using quartz force sensing resonator (QFSR)-quartz temperature sensing resonator (QTSR),a structure for monolithic quartz pressure-temperature sensors(QPTS),a stress-free sealing scheme for quartz pressure sensor and a new type of pressure-contractility converter are proposed.The monolithic QPTS is composed of QFSR and QTSR,which uses AT cut quartz crystal and thickness shear mode,the difference is that the angle between the long edge orientation of the QTSR and X axis of quartz crystal is 60°.The stress-free sealing scheme for QFSR and QTSR is a combination of quartz,single crystal silicon,non-crystalline SiC,borosilicate glass and Kovar alloy,and the QFSR and QTSR are modified by chemical etching technology and physical modification technology about quartz and the new technology for semiconductor.Anon-crystalline SiC layer is prepared in order to achieve the stress buffer:although the mismatch of coefficient of thermal expansion of silicon and quartz,but the non-crystalline SiC layer between the silicon and quartz layers can well absorb the thermal stress,it will become stress-free structure.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2017(036)005【总页数】4页(P102-105)【关键词】石英压力-温度传感器;压电谐振;单片式;厚度切变模式;压力-伸缩力变换器;非晶态SiC;无应力封接【作者】宋国庆;姚东媛;邹向光;谢胜秋【作者单位】中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TP212谐振式石英晶体压力传感器(QPS)是一种高精密、高稳定的传感器，分辨率高、长期稳定性优异。
