摘要：为了克服峰值频率对驱动幅值的依赖性，提高非线性谐振系统的频率稳定性，设计了一种基于机械双锁频现象的新型质量传感器。首先，构建三自由度磁耦合谐振系统模型，对谐振系统模型进行理论分析和动力学预测；其次，实验验证机械双锁频现象，并提出质量传感器的检测原理；最后，研究了耦合间距对第一次频率锁定、第二次频率锁定、检测量程、灵敏度和线性度的影响。实验结果表明，谐振系统的峰值频率在两个驱动电压区间内保持相对稳定，驱动电压为60V-105V时，出现第一次频率锁定现象，频率稳定在27.18Hz左右；120V-150V的驱动电压下产生第二次频率锁定现象，频率稳定在27.61Hz左右，且在两个稳定区间之间产生0.43Hz的频移跳跃。利用第一次频率锁定-解锁位置和频率偏移能够实现吸附质量的检测，适当的增大耦合间距后，质量传感器检测量程由4mg提升至5mg，且灵敏度由0.09Hz/mg增大到0.12Hz/mg，证明了实现质量传感的可行性。所得结论提高了传感器峰值频率稳定性，并为质量传感器提供了一种新的可能性。
文章目录
0 引言
1 谐振结构设计及分析
1.1 结构设计
1.2 理论分析
2 实验验证
2.1 搭建实验测试平台
2.2 机械双锁频现象
3 传感器工作原理
3.1 基于频率解锁电压检测
3.2 基于频移大小检测
4 传感器性能分析
4.1 传感器检测量程分析
4.2 传感器灵敏度分析
5 结论与展望
