技术特征：
1.一种u型金属丝谐振式粘度传感器，其特征在于，包括u型金属丝、用于搭建磁场的两块平行放置的圆形强力永久磁铁、支撑机构、频率信号发生器模块、阻抗测量模块以及微控制器模块；所述u型金属丝与两块平行放置的圆形强力永久磁铁分别固定到支撑机构上，u型金属丝的两个开放端分别与频率信号发生器模块和阻抗测量模块相连接；以频率信号发生器模块提供的交变电流作为激励源驱动u型金属丝在被测液体及磁场中振动；阻抗测量模块检测u型金属丝在磁场中振动时输出的阻抗信号，获得u型金属丝工作时的频率/阻抗曲线，通过所测得的u型金属丝工作时的频率/阻抗曲线，获得u型金属丝在被测液体中发生谐振时的阻抗与非谐振时阻抗的差值，利用阻抗差值计算被测液体的粘度。2.根据权利要求1所述的一种u型金属丝谐振式粘度传感器，其特征在于，频率信号发生器模块采用dds模块输出一个频率和相位都可编程控制的正弦波信号，经其内部d/a转化并放大后对u型金属丝谐振敏感元件提供激励电流；阻抗测量模块对谐振敏感元件的阻抗进行测量，经过放大模块pga、滤波模块lpf后作为a/d的一组输入信号，a/d的另一组输入信号是频率信号发生器中dds输出的参考信号；所述微控制器采用fpga实现，用以实现对电路中硬件器件的控制、阻抗的采集以及数据运算处理；fpga模块将频率信号解调出来，并进行频率搜索，计算下一步dds模块应输出的频率值，如此形成闭环控制，最终寻找出谐振敏感元件的谐振频率点。3.根据权利要求1所述的一种u型金属丝谐振式粘度传感器，其特征在于，两块圆形强力永久磁铁采用平行相吸的放置方式固定到支撑机构上，其中一块为开孔圆形磁铁，u型金属丝穿过圆形磁铁的开孔，u型金属丝的对称轴线与圆形磁铁的轴线重合，u型金属丝平面顺应磁场方向，其开放端固定到支撑机构上，支撑机构使用对永久磁铁不产生干扰的材料制成。4.根据权利要求1所述的一种u型金属丝谐振式粘度传感器，其特征在于，所述u型金属丝采用低热膨胀系数的金属丝(比如钨丝)制成；u型金属丝的两个开放端分别与信号发生器模块和阻抗测量模块连接，由信号发生器模块输出一个数字化的正弦交流电信号，经其内部d/a转化后对u型金属丝提供电流激励；u型金属丝相对于磁场的布置方式使通电的u型金属丝受到磁场作用而产生的安培力，安培力驱动u型金属丝在与u型金属丝平面垂直的方向上振动；通过对u型金属丝固有特性的计算，获得其横向振动的谐振频率，基于u型金属丝横向振动的谐振频率，确定传感器频率信号发生器模块的扫频范围；通过频率信号发生器模块对u型金属丝施加不同频率的正弦交变电流，获得u型金属丝振动频率的变化；使用阻抗测量模块检测u型金属丝的阻抗变化，获得u型金属丝在被测液体中工作时的频率/阻抗曲线；通过所测得的u型金属丝工作时的频率/阻抗曲线，获得u型金属丝在被测液体中工作时发生谐振时的阻抗与非谐振时阻抗的差值，利用此阻抗差值计算被测液体的粘度。
技术总结
本发明提出了一种U型金属丝谐振式MEMS粘度传感器，包括U型金属丝谐振敏感元件、频率信号发生器模块、阻抗测量模块以及微控制器模块，U型金属丝作为传感器的敏感元件，置于平行放置的两块圆形强力永久磁铁之间的磁场中，与该两块强力永久磁铁以及支撑构件组成的一体式结构，微控制器控制频率信号发生器模块产生扫频信号，激励U型金属丝在被测液体中产生稳定振动，利用阻抗测量模块检测各扫频信号激励下，置于被测液体中U型金属丝的阻抗，寻找谐振频率点，再通过U型金属丝在谐振频率点的阻抗变化量计算被测液体的粘度，本发明具有损耗低、尺寸小、不易损坏等优点，尤其适用于车载等复杂环境下油液粘度的检测。复杂环境下油液粘度的检测。
技术研发人员：杨建国 吴德鸿 沈义涛 林波
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（威海）
技术研发日：2022.01.20
技术公布日：2022/6/1