采用无电极谐振音叉的石英真空传感器设计

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ＳＯＮＧＧｕｏ — ｑｉｎｇ，ＷＡＮＧＣｈａｎｇ－ｈｏｎｇ，ＺＯＵＸｉａｎｇ — ｇｕａｎｇ，ＷＡＮＧＷａｎ — ｓｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＪｕｎ — ｗｅｉ，ＹＡＯＤｏｎｇ — ｙｕａｎ（Ｔｈｅ４９ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）
（ｚｙｗ）－１８。１５ｃｕｔｔｙｐｅｑｕａ￣ｚｃｒｙｓｔａｌｔｕｎｉｎｇｆｏｌｋｓｈｅｅｔｉｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅＱＲＶＳ，ａｎｄｔｈｅＱＲＶＳｉｓｎｏｔｓｅｔａｎｙｔｙｐｅｏｆ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｄｅｓｉｇｎｏｆｑｕａｔｒｚｒｅｓｏｎａｎｔｖａｃｕｕｍｓｅｎｓｏｒ（ＱＲＶＳ）ｗｉｔｈｔｗｏ — ｒｅｓｏｎａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｂａｓｅｄｏｎｇａｓ
稳定性为１．５×ｌＯ —Ｐａ，达到了设计要求。关键词：石英真空传感器；双参数谐振；无电极谐振音又；音叉厚度与两叉臂间距比；通透沟槽；半圆形台阶中图分类号：ＴＰ２１２文献标识码：Ａ文章编号：１０００－９７８７（２０１７）１２０１－０４０４－
ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｏｎｉｔｓｑｕａｒｔｚｔｕｎｉｎｇｆｏｒｋｓｈｅｅｔｗｈｉｃｈ”ａｐｉｅｚｏ — ｒｅｓｏｎａｎｔｔｕｎｉｎｇｆｏｒｋｗｉｔｈｎｏｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ” ｉｓｃａｌｌｅｄ．
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
（中国电子科技集团公司第四十九研究所，黑龙江哈尔滨１５０００１）
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切型的石英音又片本体无任何电极设置，构成“ 无电极型谐振音又 ” ；采用频率和等效串联
１Ｕｅｓｉ ‘ ｇｎｏｔｎｑｕａｒｔ・ｚＶａｃｕｕｍｓｅｎｓｏｒＵＳｌ ● ｎｇｅｌｅｃｔ－ｒＯｃ１Ｉｅｌ ’ ｅｓｓ
ｒｅｓＯｎａｎｔｔ・ｕｎｉ ● ｎｇＩ一ｏｒｌｋ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｗｉｔｈｔｗｏ — ｐａｒａｍｅｔｅｒｔｈａｔａｒｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｅｒｉｅｓｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
电阻值的双参数谐振敏感机制，且音叉厚度ｔ与两又臂间距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值和又臂根部的机械疲劳寿命，在两又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ｌ０一一ｌ０Ｐａ，分辨率为３Ｘ１０～Ｐａ，准确度为ｌ０％Ｆ．Ｓ，
ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｉｔｓｍａｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＱＲＶＳａｒｅｓｔａｔｅｄａｓｔｈｅｆｕｌｌｏｗｓ：
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传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
２０１７年第３６卷第１２期
ＤＯＩ：１０．１３８７３／３．１０００ — ９７８７（２０１７）１２－０１０４－０４