李艳杰

（中国电子科技集团公司第四十九研究所，黑龙江哈尔滨 150001）

0 引言

石英晶体具有良好的压电特性和逆压变特性，其机械特性优异，适于制作高精度的检测元件［1］。石英晶体最早被作为压电元件用于制作高精度的测力传感器，随着AT切型石英力敏元件的出现，研制出了高精度谐振式石英荷重传感器。厚度切变型石英谐振传感器主要优点是滞后小、频率稳定性突出，但它的制作工艺复杂、加工困难、成本也很高［2，3］。音叉式石英晶体力敏谐振器的出现，解决了厚度切变石英晶体力敏元件的批量制造难题，降低了力学量传感器的制作难度。

通常采用音叉式石英力敏谐振器制作力传感器的检测方式是采用单一敏感元件，单一力敏元件的缺点是不能够对由于传感器结构应力和材料温度特性引起的温度漂移进行补偿，采用2只元件性能相近的力敏元件，可以实现零点温漂自补偿［4］，本文研制的差动输出的石英晶体谐振力传感器，经测试，在0～300 N测量范围内，精度可达0.05%。

1 传感器结构与工作原理

差动输出石英振梁式力传感器的结构图如图1所示。它由2只基频频率和灵敏度匹配良好的双端音叉石英谐振器、弹性载荷元件等组成。为降低弹性梁的机械刚度，增加每一个梁的宽度，这里采用了均匀分布的3根梁结构而没有采用常规的4根梁结构。这样的好处是在同等载荷时，梁的尺寸相对较大，降低了机械加工误差与装配误差对传感器性能的影响。……