專利名稱：測量振動物體的振動頻率時用于提高響應(yīng)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過微波系統(tǒng)從遠(yuǎn)處監(jiān)控的機(jī)械振動弦或桿的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在早期的雷達(dá)中，發(fā)現(xiàn)鋁薄片具有高的雷達(dá)反射率。這種特性在第二次世界大戰(zhàn) 期間被使用且被稱為“金屬碎箔(Chaff)”。飛機(jī)散布例如小的、薄的鋁片云，鋁片云或在雷 達(dá)屏幕上作為一群次要目標(biāo)出現(xiàn)，或以多次返回干擾屏幕?，F(xiàn)代武裝部隊例如在海軍應(yīng)用 中使用金屬碎箔，使用近程SRBOC火箭來使雷達(dá)導(dǎo)彈從其目標(biāo)轉(zhuǎn)移。大部分軍用飛機(jī)和軍 艦具有用于自我防衛(wèi)的金屬碎箔分配系統(tǒng)。金屬碎箔的長度應(yīng)近似地為雷達(dá)的波長的一 半。本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，金屬弦對微波輻射例如雷達(dá)信號強(qiáng)加振幅調(diào)制，所述金屬 弦被促使以它的基頻振動。因此，WO 01/73389公開了一種被促使振動的金屬弦。振動頻 率取決于弦的長度、密度和張力。振動頻率也被溫度影響。微波發(fā)射機(jī)將電磁微波信號引 導(dǎo)到弦，以及微波接收機(jī)接收來自弦的反射。所接收的信號被振動弦的頻率振幅調(diào)制。因 此，例如可從遠(yuǎn)處測量溫度。通過將弦與壓力膜連接，使得壓力影響弦的張力，且因此影響 振動頻率，可從遠(yuǎn)處監(jiān)測壓力。也可間接地測量力和力矩。US 6492933公開了一種微波傳感器，所述微波傳感器在無數(shù)的振動、運動和移動 應(yīng)用中使用單邊帶多普勒技術(shù)。當(dāng)與主動反射器結(jié)合時，即使在雜亂的環(huán)境中傳感器也提 供精確的范圍和材料厚度測量。主動反射器也可用來將多通道數(shù)據(jù)發(fā)送到傳感器。傳感器 是一種具有定相型多普勒邊帶解調(diào)的零差脈沖多普勒雷達(dá)，定相類型多普勒邊帶解調(diào)具有 四十基帶頻段。當(dāng)被主動反射器相位調(diào)制時，通過比較多普勒邊帶的相位而完成測距。主 動反射器使用與天線或其它反射器連接的開關(guān)或調(diào)制器。在一種模式中，主動反射器被正 交調(diào)制，以提供SSB反射。對低成本系統(tǒng)的應(yīng)用包括機(jī)械運動/旋轉(zhuǎn)傳感器、可靠的安全警 報器、喉式傳聲器、立體聲吉他拾音器、方向敏感的心臟監(jiān)控器、電子測探尺、材料厚度/電 介質(zhì)傳感器、金屬平滑度測量計、非接觸電子讀出器、RFID標(biāo)簽、無聲“通話”玩具、被動發(fā)射 器數(shù)據(jù)鏈路、光束斷續(xù)器和塊金探測器。這些先前已知的設(shè)備在許多應(yīng)用中運行良好。但是，在苛刻的環(huán)境中和在長距離 處，所接收的信號很弱并被來自其他物體的反射干擾。因此，可能很難從噪聲基底辨別信號。在本領(lǐng)域需要用于感測具有提高的信噪比的振動物體的微波設(shè)備。發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的是單獨地或以任何組合減輕、緩和或消除一個或多個上面識 別的不足和缺點。在一個方面，提供了一種用于測量機(jī)械振動物體的振動頻率的設(shè)備，所述機(jī)械振 動物體例如弦或桿由導(dǎo)電材料制成，設(shè)備包括用于將微波引導(dǎo)到所述振動物體的微波發(fā) 射機(jī)和用于接收由所述振動頻率進(jìn)行振幅調(diào)制的所述微波的微波接收機(jī)，其特征在于，由 導(dǎo)電材料制成的構(gòu)件相鄰于所述振動弦的振動最大點布置，以便增強(qiáng)所述振幅調(diào)制；所述
4構(gòu)件被布置在小于微波的波長約3%，例如小于約1%，如小于0. 3%的距離處。在一個實施方案中，所述距離可大于所述物體的振動的振幅，例如等于或大于所 述振幅的約兩倍。在另一實施方案中，所述構(gòu)件可具有平行于振動物體的長度，所述長度小于振動 物體的長度的約50%，例如小于約33%，如小于約20%。所述構(gòu)件可具有垂直于振動物體 的寬度，所述寬度小于振動物體的長度的約50%，例如小于約33%，如小于約20%。所述 構(gòu)件可以是螺釘、或圍繞振動物體的環(huán)。所述振動物體可以是弦或桿。所述微波發(fā)射機(jī)可 以是連續(xù)發(fā)射機(jī)。所述微波發(fā)射機(jī)可工作在約0. IGHz和約50GHz之間，例如在0. 5GHz和 30GHz之間，如在約1. OGHz和IOGHz之間的頻率上。所述振動物體可具有小于微波的波長， 例如小于波長的一半，如為波長的約47. 5%或24%的長度。所述構(gòu)件可布置在支架中，所 述構(gòu)件包括用于調(diào)整所述構(gòu)件和所述振動物體之間的距離的設(shè)備。所述構(gòu)件可布置在振動 物體的一側(cè)上，以及所述微波發(fā)射機(jī)布置在振動物體的另一側(cè)上。所述構(gòu)件可在所有側(cè)圍 繞所述振動物體。所述振動物體可以是在一側(cè)被支撐而在另一側(cè)未固定的拉緊的弦或梁。 所述振動物體可由具有良好的導(dǎo)電性的金屬材料，例如銅、銀、鋼或金屬混合物制成。所述 構(gòu)件可由具有良好的導(dǎo)電性的金屬材料例如銅、銀、鋼或金屬混合物制成。所述振動物體可 選地可由具有導(dǎo)電材料的表面層的介質(zhì)材料制成，或完全由介質(zhì)材料制成。在又一實施方案中，兩個振動物體可布置成在旋轉(zhuǎn)軸處相對于彼此成一角度。在另一個方面，上述設(shè)備可用于測量溫度、壓力、力矩、力或特性。附圖的簡要說明參考附圖，從本發(fā)明的實施方案的下面的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的另外的目的、特征 和優(yōu)勢將變得明顯，其中

圖1是用于解釋本發(fā)明的原理的振動弦的一個實施方案的示意圖。圖2是與圖1相似的圖，但相對于圖1在水平面上旋轉(zhuǎn)了 90°。圖3是暴露給微波的振動弦的另一個實施方案的示意圖。圖4是與圖3相似的另一實施方案的示意圖。圖5是與圖3相似的又一實施方案的示意圖。圖6是可選的振動元件的示意圖。圖7是與圖3相似的又一實施方案的示意圖。圖8是具有矩形橫截面的振動元件的示意圖。實施方案的詳述下面，將參考附圖描述本發(fā)明的幾個實施方案。這些實施方案以示例性的目的被 描述，以便使技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明并公開最佳模式。但是，這樣的實施方案并不限制本 發(fā)明。此外，不同特征的其它組合在本發(fā)明范圍內(nèi)是可能的。在本發(fā)明的實施方案中，由導(dǎo)電材料組成的振動弦暴露于來自微波發(fā)射機(jī)的微波 輻射的連續(xù)場。弦被布置成獨立于待測量的特性而改變其基本振動頻率。如果將要測量溫度，則 弦的張力取決于溫度。在另一個應(yīng)用中，將弦的一端連接到暴露于壓力的膜上，且弦的張力 取決于壓力。這種壓力可以是汽車輪胎的內(nèi)壓。在另一應(yīng)用中，將弦連接到軸上，以測量軸 中的力矩。在又一實施例中，弦暴露于力，該力應(yīng)被測量并改變弦的振動頻率。其它的應(yīng)用是可能的，例如物體的識別。接收天線從一距離處的振動弦接收到反射的、散射的或重發(fā)的微波信號。所接收 的信號被與弦的振動頻率相等的頻率振幅調(diào)制。用于振幅調(diào)制的準(zhǔn)確的理論并不被完全理解。在不被任何理論限制的情況下，假 設(shè)振幅調(diào)制是由于弦在空間中移動時弦的變化的反射率或增益，與布置成接近于地平面的 天線的方向性相似，如下面所解釋的。弦可被視為暴露于來自發(fā)射機(jī)的微波能量的天線。微波在天線/弦中引起電流。 如果天線具有實質(zhì)上相當(dāng)于輻射的波長的一半的長度，電流將更大，因此天線將作為半波 偶極天線運行。如果微波的偏振面平行于天線，也就是說，如果微波的電矢量平行于天線， 電流將更大。在天線中引起的電流將部分地通過天線在各個方向重發(fā)到空間中，該天線作 為偶極天線運行。圖1示出布置成與平行于這樣的地平面的地平面2相鄰的天線1。天線垂直于紙 面延伸并被示為圓。天線在所有方向上接收微波能量和重發(fā)微波能量，如由微波射線3示 意性指示的。另一個微波射線4被發(fā)射到地平面，并被地平面反射為微波射線5。在反射 時，發(fā)生了符號的反轉(zhuǎn)。因此，微波射線5看起來好像由位于地平面之下距離d處并具有相 對于天線1相反的符號的虛擬天線1’發(fā)射。來自天線1和1’的微波射線3和5將干擾，且并產(chǎn)生偶極輻射模式，該模式展示 了增益，該增益是G = 2*sin ((Ji λ ) *cos θ ))其中θ =與地平面法線的角度d =在天線和地平面之間的距離G =天線在角度θ時的增益因此，如果天線和地平面之間的距離d比微波輻射的波長λ小得多，垂直于地平 面的增益(cos θ = 1)近似為G = 2* π *d/ λ當(dāng)天線/弦振動時，距離d將隨著弦的振動而變化，且增益G也將變化。假設(shè)弦以 振幅A振動，那么在弦的最低位置處的增益將是G_a = (d-A) *2 π / λ且在弦的最高位置處的增益將是G+a = (d+A) *2 π / λ這些增益之間的比率-相對增益Gk將導(dǎo)致組合的微波射線3和5的振幅調(diào)制。Ge = G+a/G_a = (d+A)/(d-A) = l+2A/(d_A)因此，天線和地平面之間的距離d越小，相對增SGk就將越大。但是，天線的增益 也與距離d成反比，導(dǎo)致天線的增益隨著距離的減小而減小。因此，天線的標(biāo)準(zhǔn)化增益6,成 為Gn = Ge/G = ( λ /2 π ) * (1/d) * (1+2A/ (d-A))可以證明，標(biāo)準(zhǔn)化增益61<在(1 = 2A時具有最大值。因此，當(dāng)在最接近于地平面的 位置上的振動弦和地平面之間的距離等于振幅A且在離地平面最遠(yuǎn)的位置上的振動弦和地平面之間的距離d等于振幅A的三倍時，振幅調(diào)制將最大，見圖2。如果振動弦的總振幅 2A是0. 1mm，在靜止的弦與地平面之間的距離應(yīng)是0. Imm0這也將保證弦在振動的過程中從 不接觸地平面。最大的振幅變化發(fā)生在垂直于地平面的方向上。因此，微波發(fā)射機(jī)和接收機(jī)應(yīng)布 置在這個方向(Θ =0)上。如可從圖2中看到的一樣，只有弦的一部分以相當(dāng)大的振幅振動。上面的理論假 設(shè)，弦的整個長度以相同的振幅相對于地平面前后移動。但是，主要是弦的中間部分，其振 動并引起增益的變化和振幅的變化。因此，地平面可只布置在弦的一部分上，例如在弦的中 間一半上，或甚至在弦的方向上具有更少的延伸。地平面也可在弦的每側(cè)處只延伸一部分， 進(jìn)一步見下面。這種布置將保證重發(fā)的微波能量的信號強(qiáng)度將不被地平面衰減。圖3示出包括振動弦11的實施方案，該振動弦11連接在兩個支點12、13之間。弦 是與吉他弦相似的金屬弦。弦在支點12、13之間以本質(zhì)上已知的任何方式被拉緊。弦可以 在基頻和它的諧波處振動，這本質(zhì)上由弦的長度、重量和張力確定。微波發(fā)射機(jī)14以連續(xù)模式將微波15發(fā)射到弦。弦散射或重發(fā)微波16，微波16由 接收機(jī)17接收到。發(fā)射機(jī)14和接收機(jī)17可組合在單個收發(fā)機(jī)中?？衫缫圆煌钠?面單獨地或在組合地使用幾個發(fā)射機(jī)和幾個接收機(jī)。如圖3所示，將金屬構(gòu)件18布置成與弦具有其最大振幅的地方相鄰，例如與弦的 中部相鄰。已發(fā)現(xiàn)，與沒有構(gòu)件存在時的情況相比，這樣的構(gòu)件18接近于弦的中部的布置 導(dǎo)致了所接收的微波信號的振幅調(diào)制的相當(dāng)大的增加或增大。在不被理論限制的情況下， 可能振幅調(diào)制的這樣的增大是由于金屬構(gòu)件18充當(dāng)部分地平面且振動弦的增益將隨著到 地平面的距離的變化而變化，如上面所解釋的一樣。在接收機(jī)上已獲得高達(dá)5倍的增益。金屬構(gòu)件18應(yīng)布置成接近于弦，但使得弦可自由振動而不與構(gòu)件18接觸。構(gòu)件18可由導(dǎo)電金屬例如銅或鐵制成，進(jìn)一步見下面。如圖4所示，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可布置為一個微波收發(fā)機(jī)27。構(gòu)件可體現(xiàn)為螺釘21，螺釘21具有用于在固定的支架22中移動的螺紋23。通過 旋轉(zhuǎn)螺釘21，可調(diào)整到弦的距離。如果弦具有強(qiáng)的張力，振動的振幅將很小且螺釘21可被 擰成較接近于弦，反之亦然?？墒咕_的距離適合于使弦處于振動的環(huán)境的特定設(shè)置和振 動。可選地，螺釘21可以是固定的，且支架22相對于弦可以是可移動的。如圖3和4所示，將構(gòu)件18、21、22布置在從微波收發(fā)器14、17、27面對的一側(cè)。因 此，構(gòu)件可不干擾微波且不阻止它們到達(dá)弦以從其被散射和/或反射和/或重發(fā)?？蛇x地，構(gòu)件可體現(xiàn)為環(huán)38或在所有側(cè)圍繞弦的塊(block)，如圖5所示。因為弦 在所有方向上正常振動，為了盡可能多地影響弦，這種布置將是有利的。理論上，振幅調(diào)制 應(yīng)通過作為弦的基頻的雙頻進(jìn)行，因為來自中間剩余位置的在任何方向上的移動將導(dǎo)致改 變的增益。但是，因為弦在所有方向上振動，通過弦的基頻的相當(dāng)大的振幅調(diào)制將被獲得。在上面的實施方案中，顯示了振動弦。但是，弦可由如圖6所示的振動梁41替換。 梁41例如通過插入到其中的孔中并熔接或焊接或夾緊在其中來剛硬地連接到支撐塊42 上。將構(gòu)件48布置成盡可能接近于梁具有它的最大振動或波動的位置。梁的振動頻率被 溫度影響，且這種實施方案將適合于溫度測量。
弦或梁可以通過任何方式被激發(fā)到振動狀態(tài)。經(jīng)常將弦或梁布置在振動能量豐富 的環(huán)境中，其中弦/梁可接收到來自周圍環(huán)境的振動能量。可選地或另外地，激勵單元43 可布置在被提供給交流電壓的支撐塊42例如壓電晶體處該壓電晶體。圖7顯示，弦在其端部被套筒52、53支撐。每個套筒包括盲孔54，其中布置了限 制物(restriction) 55。弦被推動到限制物55之外，這保持弦在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｏ铱砂ㄔ?補(bǔ)物(enlargement) 56，增補(bǔ)物56在通過限制物55后阻止弦退出孔?？蛇x地或另外地，弦 可通過膠合、熔接、焊接或任何類似的方法連接到限制物上。弦可在初始敞開狀態(tài)下通過而 在限制物之外，于是套筒被壓縮，使得限制物55通過摩擦力或通過使弦的材料變形而抓緊 弦。限制物和套筒可由導(dǎo)電材料制成。可選地，限制物可由絕緣材料或介質(zhì)材料制成， 使得弦與周圍的支撐結(jié)構(gòu)電絕緣。整個套筒也可由介質(zhì)材料制成。套筒又由沒有顯示的框架支撐，使得弦保持拉緊?？烧{(diào)整套筒的軸向位置，使得弦 獲得預(yù)期的張力和振動頻率。另一個調(diào)整張力的方法是提供具有如圖7中58所示的內(nèi)螺 紋的盲孔54的內(nèi)表面。通過相對于限制物55旋轉(zhuǎn)整個套筒，可調(diào)整限制物的軸向位置。在不被任何理論限制的情況下，可能弦形成偶極天線的一部分，該偶極天線布置 成接近于由構(gòu)件18體現(xiàn)的地平面。當(dāng)弦振動時，到地平面的距離改變。目前，操作的確切機(jī)制是未知的。不知道所觀察到的效應(yīng)是否是由于振幅調(diào)制或 相位調(diào)制或兩者，或是否另外的機(jī)制被涉及。已發(fā)現(xiàn)，如果弦和構(gòu)件18、21、22、38、48、58、68等之間的距離小于波長的約3%， 或小于波長的1%，例如小于波長的0.3%，振幅調(diào)制增加。該距離被計算為從靜止的沒有 振動的弦到元件18等的距離。但是，該距離應(yīng)大于弦振動的振幅。在一個實施方案中，使用2. 45GHz的頻率處的微波，微波的波長為122mm。弦長度 應(yīng)為約58mm。振動的振幅被估計為小于約0. 05mm,導(dǎo)致該距離應(yīng)為約0. 1mm。該距離應(yīng)小 于 3. 7mm (3% )，例如小于 1.2mm(l% )，如小于 0. 37mm (0. 3% )。對于在24GHz的頻率處的微波，波長為12. 5mm。弦長度應(yīng)為5. 9mm。振動的振幅 被估計為小于約0. Olmm,導(dǎo)致該距離應(yīng)為約0. 02mm。該距離應(yīng)小于0. 38mm(3% )，例如小 于0. 13mm(l% )0因為將構(gòu)件布置為盡可能接近0. 02mm將是困難的，可選擇約0. Imm的距 離。但是，與前面段落中2.45GHz的頻率的情況相比，振幅調(diào)制然后將更小。如果弦與周圍環(huán)境絕緣，它可形成偶極天線。在這種情況下，天線可具有長度，該 長度與微波的波長相關(guān)，使得高頻電共振被獲得。例如，如果微波頻率是2. 45GHz，弦長度可 以是相應(yīng)于波長的一半的95%的58mm。構(gòu)件18等可具有在平行于弦的方向上的延伸部分，該延伸部分小于弦的長度的 一半，例如小于弦長度的三分之一或四分之一或五分之一。以這種方式，構(gòu)件18將布置在 對振幅調(diào)制的影響最大的位置。構(gòu)件18等可具有在垂直于弦的方向上的延伸部分，該延伸部分小于弦的長度的 一半，例如小于弦長度的三分之一或四分之一或五分之一。以這種方式，構(gòu)件18將布置在 對振幅調(diào)制的影響最大的位置。構(gòu)件可對稱地布置成圍繞弦的中部。構(gòu)件可由導(dǎo)電材料例如鐵、鋼、銅、銀等制成。0077]如果弦與周圍環(huán)境絕緣，例如通過布置絕緣材料的限制物55和由導(dǎo)電材料制成 的套筒，弦的端部將布置成接近于地，這也可影響微波的反射或散射或重發(fā)。弦11等可具有與正常吉他弦一樣的圓形橫截面區(qū)域。但是，在另一實施方案中， 弦可具有矩形橫截面區(qū)域，使得弦以弦的特點基本上僅在平行于矩形中的最小側(cè)面的方向 上振動，并在其垂直面中主要以梁方法在另一個頻率處振蕩。這種實施方案在圖8中示出， 其中弦61具有矩形橫截面區(qū)域。弦的端部通過熔接或焊接或夾緊來連接到金屬支撐塊62、 63。金屬塊構(gòu)件68布置成接近于相對于微波收發(fā)機(jī)在相對側(cè)上的弦61的中部。弦可由具有良好的導(dǎo)電性的任何金屬材料例如銅、銀、鋼或金屬混合物制成?？蛇x地，弦可由具有導(dǎo)電材料的表面層的介質(zhì)材料或完全由介質(zhì)材料制成。其它 的材料例如非晶形材料也可使用。弦11可用于測量周圍溫度的環(huán)境，因為弦的振動頻率取決于與導(dǎo)電性相關(guān)的溫 度或具有溫度的彈性模塊E。因此，可從遠(yuǎn)處測量溫度。如果弦11連接到被施加了壓力的壓力膜上，該壓力將影響頻率并可在一距離處 被測量。兩根弦可布置在旋轉(zhuǎn)軸上的不同方向上，以便測量軸所傳輸?shù)牧?。弦可被布?為彼此垂直的正常力矩傳感器。軸中的力矩然后將增大在一根弦上的張力并降低在另一根 弦上的張力。因此，弦的頻率之間的差異與力矩有關(guān)。微波應(yīng)被定向成基本上垂直于弦以獲得微波的最大調(diào)制。而且，微波應(yīng)具有偏振， 使得微波的電分量實質(zhì)上平行于弦的方向。微波的頻率應(yīng)在約0. IGHz和約50GHz之間，例如在0. 5GHz和30GHz之間，如在約 1. OGHz和IOGHz之間。在一個實施方案中，使用了 2. 45GHz的微波。發(fā)射機(jī)和接收機(jī)應(yīng)布置成接近于弦，例如小于約10m，例如小于約3m，例如離弦約 0. 5m或0. 2m。發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可布置在實質(zhì)上相同的距離處，雖然發(fā)射器或接收機(jī)可布置 在比對方更大的距離處。微波可以是連續(xù)發(fā)射的微波，且可提供給接收機(jī)常規(guī)設(shè)計的循環(huán)器，以便從所接 收的微波中分離所發(fā)射的微波。在另一個實施方案中，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可以是脈沖的或被 布置為多普勒雷達(dá)裝置。當(dāng)兩根弦例如用在旋轉(zhuǎn)軸上時，使用具有不同的方向和偏振以及也可能具有不同 的頻率的兩個或多個微波發(fā)射機(jī)可能是有利的。弦的振動可在長距離例如10米或更遠(yuǎn)處被檢測到。但是，微波發(fā)射機(jī)可布置成接 近于弦。弦的長度可與微波波長相關(guān)，使得弦充當(dāng)天線，例如半波偶極天線或四分之一波 天線。如常規(guī)的一樣，天線的長度應(yīng)為微波的波長的一半的約95%，以便考慮在弦中的波傳 播的速度的差異，與自由空間中的相同的波相反。但是，當(dāng)弦不是波長的四分之一的倍數(shù)例如比波長長得多時，實施方式也工作良 好。例如，具有鋼弦的吉他的振動可通過使用微波發(fā)射機(jī)和接收機(jī)在離吉他的長距離 處被接收到。弦的長度可以是600mm或更長且微波的波長可以是122mm。振動可以在長達(dá) 10米的距離處被接收到。因此，本發(fā)明的這個實施方案可例如在音樂會期間代替吉他上的
9用于電子放大的傳統(tǒng)磁拾音器。雖然在上面參考特定的實施方案對本發(fā)明進(jìn)行了描述，它沒有被規(guī)定為被限制到 本文提出的特定的形式。更確切地，本發(fā)明僅由附屬的權(quán)利要求限制，且除了上面指定的以 外的其它實施方案在這些所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)同樣地是可能的。在權(quán)利要求中，術(shù)語“包括(comprises) /包括(comprising) ”不排除其它元件或 步驟的存在。此外，雖然被單獨地列出，多個裝置、元件或方法步驟可通過例如單個單元或 處理器實現(xiàn)。另外地，雖然單獨的特征可包含在不同的權(quán)利要求中，這些特征可被有利地組 合，且在不同權(quán)利要求中的包括并不暗示特征的組合不是可行的和/或有利的。此外，單數(shù) 的提及不排除多個。術(shù)語“一(a)”、“一(an)”、“第一”、“第二”等不排除多個。權(quán)利要求 中的參考符號僅作為清楚的實施例被提供，且應(yīng)不被解釋為以任何方式限制權(quán)利要求的范 圍。
權(quán)利要求
一種用于測量機(jī)械振動物體的振動頻率的設(shè)備，所述機(jī)械振動物體例如弦(11)或桿(41)由導(dǎo)電材料制成，所述設(shè)備包括用于將微波引導(dǎo)到所述振動物體的微波發(fā)射機(jī)(14)和用于接收由所述振動頻率進(jìn)行振幅調(diào)制的所述微波的微波接收機(jī)(17)，其特征在于，由導(dǎo)電材料制成的構(gòu)件(18)相鄰于所述振動弦的振動最大點布置，以便增強(qiáng)所述振幅調(diào)制；所述構(gòu)件(18)被布置在小于所述微波的波長約3％，例如小于約1％，如小于0.3％的距離處。
2.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述距離(d)大于所述物體的振動的振幅(A)，例如 等于或大于所述振幅的約兩倍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中所述構(gòu)件具有平行于所述振動物體的長度，所 述構(gòu)件的所述長度小于所述振動物體的所述長度的約50%，例如小于約33%，如小于約 20%。
4.如上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述構(gòu)件具有垂直于所述振動物體的寬 度，所述構(gòu)件的所述寬度小于所述振動物體的所述長度的約50%，例如小于約33%，如小 于約20%。
5.如上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述構(gòu)件是螺釘(21)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的設(shè)備，其中所述構(gòu)件是圍繞所述振動物體的環(huán) (38)。
7.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中所述振動物體是弦(11)或桿(41)。
8.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中所述微波發(fā)射機(jī)是連續(xù)發(fā)射機(jī)。
9.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中所述微波發(fā)射機(jī)工作在約0.IGHz和 約50GHz之間，例如在0. 5GHz和30GHz之間，如在約1. OGHz和IOGHz之間的頻率上。
10.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中所述振動物體具有小于所述微波的 波長，例如小于所述波長的一半，如為所述波長的約47. 5%或24%的長度。
11.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中所述構(gòu)件(21、22)布置在支架(22) 中，所述構(gòu)件包括用于調(diào)整所述構(gòu)件和所述振動物體(11)之間的距離的設(shè)備(23)。
12.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中所述構(gòu)件布置在所述振動物體的一 側(cè)上，以及所述微波接收機(jī)布置在所述振動物體的另一側(cè)上。
13.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中所述構(gòu)件在所有側(cè)圍繞所述振動物體。
14.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中所述振動物體是在一側(cè)被支撐而在 另一側(cè)未固定的拉緊的弦或梁。
15.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中所述振動物體由具有良好的導(dǎo)電性 的金屬材料例如銅、銀、鋼或金屬混合物制成。
16.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中所述構(gòu)件由具有良好的導(dǎo)電性的金 屬材料例如銅、銀、鋼或金屬混合物制成。
17.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中所述振動物體由具有導(dǎo)電材料的表面層的介質(zhì)材料制成，或完全由介質(zhì)材料制成。
18.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，包括布置成在旋轉(zhuǎn)軸處相對于彼此成一 角度的兩個振動物體。
19.使用上述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，以測量溫度、壓力、力矩、力或特性。
全文摘要
一種用于測量機(jī)械振動弦(11)或桿(41)的振動頻率的設(shè)備包括用于將微波引導(dǎo)到振動弦的微波發(fā)射機(jī)(14)和用于接收被機(jī)械振動頻率振幅調(diào)制的微波的微波接收機(jī)(17)。構(gòu)件(18)布置成接近于振動弦的振動最大點。所述構(gòu)件布置在振動物體的一側(cè)上，以及所述微波接收機(jī)布置在其另一側(cè)上。所述設(shè)備用于測量溫度、壓力、力矩、力或特性。
文檔編號G01H9/00GK101952695SQ200880126593
公開日2011年1月19日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月13日
發(fā)明者卡爾·泰倫 申請人:索德羅公司