基于声表面波器件的扭矩检测研究

发布时间：2017-09-10 02:49

  本文关键词：基于声表面波器件的扭矩检测研究

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【摘要】：种植义齿是近年来发展起来的新型口腔修复体技术,它是一种骨支持式义齿技术,更接近天然牙齿的传力方式。由于其具有良好的稳定性、美观舒适性以及适应症广泛等特点,被广泛应用于口腔临床治疗中,用以解决许多常规义齿难以解决的疑难修复临床病例。在种植义齿的过程中,种植体的稳定性直接关系到种植义齿的成功率,所以需要定期监测种植体的稳定性。目前,口腔临床应用中常用的共振频率分析法只能反应种植体的抗侧向力能力,还不能反应种植体的抗扭转能力。因此,研究能够反应种植体的抗扭转能力的非破坏性的扭矩检测方法非常有意义。声表面波(SAW)器件因其所具有的独特优势而被广泛使用于各种传感器中。本论文介绍了SAW器件的原理和结构,SAW器件检测扭矩的原理,并在此基础上选择了单端型SAW谐振器(中心频率433.92MHz)作为扭矩检测系统的传感元件。采用具有检测通道和参考通道的双通道差分结构的混频检测法,设计了包含SAW振荡电路、混频器、低通滤波器、整形电路以及电源电路的SAW信号检测电路。在调试电路时,发现测试通道存在频率跳变现象。经过分析发现是由于SAW器件的相频特性曲线中存在多个满足振荡平衡条件的相位零点引起的。在测试时,只要调节检测通道的振荡电路参数,使其相频特性曲线在振荡频率变化范围内的斜率为负数且只存在唯一的一个相位零点,就可以避免频率跳变现象的出现。利用SAW器件的信号检测电路、数字示波器、金属传感轴、便携式电子称和扳手,搭建了一个基于SAW谐振器的扭矩检测系统,分别研究了SAW谐振器沿金属传感轴的轴线方向和与轴线成45o角方向的两种粘贴方式对扭矩测量的影响。结果表明:基于SAW谐振器的扭矩检测系统能够实现对金属传感轴扭矩的检测,扭矩与SAW谐振器的频率呈线性关系;SAW谐振器沿着轴线方向粘贴的检测灵敏度要优于与轴线成45o角方向粘贴。本课题所制作的实验装置较为粗糙,检测误差大,灵敏度较低,离实际应用还有一定差距,还需要很多后续改进。
【关键词】：声表面波 扭矩检测 SAW振荡电路 混频检测法 频率跳变
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH787.1
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 课题背景及研究目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-15
• 1.3 本论文的主要内容15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 2 声表面波扭矩检测系统设计17-30
• 2.1 声表面波技术与器件17-20
• 2.1.1 声表面波技术的发展概况17
• 2.1.2 声表面波器件与选型17-20
• 2.2 声表面波器件检测扭矩的原理20-22
• 2.3 金属传感轴的结构设计22-24
• 2.4 声表面波器件的检测手段选择24-28
• 2.5 本章小结28-30
• 3 声表面波器件信号检测电路设计30-42
• 3.1 声表面波振荡电路30-34
• 3.1.1 振荡电路原理30-32
• 3.1.2 声表面波振荡电路的设计32-34
• 3.2 混频电路34-38
• 3.3 整形电路38-39
• 3.4 电源电路39-40
• 3.5 印制电路板的设计40-41
• 3.6 本章小结41-42
• 4 声表面波扭矩检测系统的测试42-53
• 4.1 扭矩检测系统的搭建42-44
• 4.1.1 扭矩检测系统的组成42
• 4.1.2 金属传感轴的制作42-43
• 4.1.3 硬件电路的制作43-44
• 4.2 系统电路的测试与分析44-49
• 4.2.1 系统电路的测试44-47
• 4.2.2 频率跳变原因分析47-49
• 4.3 扭矩检测系统的测试49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 总结与展望53-55
• 5.1 总结53
• 5.2 展望53-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-59

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本文编号：824311