有各向异性，通过对石英晶体切割角度的优化设计，可以实现其谐振频率对温度信号敏感，提高石英音叉温度传感器的灵敏度。该传感器采用热敏切型为双转角XYθΦcut切型，其中θ为石英晶体绕X轴的旋转角度，Φ为石英晶体绕Y轴的旋转角度，如图1所示。为了使石英晶体谐振器工作于弯曲谐振模式，可以通过合理设置石英晶体的结构参数和驱动电极来实现1516。当外加交变的激励电压时，石英音叉工作于弯曲振动模式。采用如图2所示的电极设置，分别用红色区域和蓝色区域代表石英音叉臂的拉伸应变和收缩应变，如此一拉一压造成石英音叉臂的弯曲，如图3所示。23石英音叉谐振器的谐振频率石英晶体具有各向异性，而石英音叉谐振器的振动频率依赖于Φ角。将石英晶体弯曲振动简化为压电悬臂梁的弯曲振动，如图4所示。压电悬臂梁，长度沿y轴方向，在石英音叉沿宽度方向做弯曲振动时，是拉伸和压缩两种运动的合成，在弯曲振动中存在一种既不抻长又不压缩的中节面。将石英晶体弯曲振动简化为压电悬臂梁的弯曲振动，建立弯曲振动的微分方程，对谐振频率进行求解。对长为l，宽为w，厚为h的矩形压电悬臂梁，不考虑剪切形变，和转动惯量对梁弯曲振动的影响，其振动微分方程为封装后的石英音叉温度传感器由石英音叉谐振器、电极、外壳等组成。通过激光焊接将石英音叉的电极与引出电极的银线连接，并注入90Pa的惰性气体氦气，最后封装在Φ3mm×8mm的金属铝壳中，结构示意图如图6所示20。3传感器测试系统31测试系统的搭建为了对石英音叉温度传感器的特性进行测试，本文搭建了基于LabVIEW的传感器测试系统。测试系统由计算机、信号调理电路、频率采集模块、恒温槽、示波器、频率计等组成。首先石英音叉温度传感器经过信号调理电路把被测量的温度信号转化为频率信号，然后经由数据采集卡把频率信号发送到计算机，最后通过LabVIEW软件编写的传感器测试系统对数据进行分析和研究。为了对测试系统的稳定性和可靠性进行检测，运用示波器与频率计同时对输出的频率信号进行测量，并把测量结果与上位机的测试结果进行比较，分析该测试系统的准确性。具体测试系统结构如图7所示。32LabVIEW软件设计本文采用USB串口方式把数据采集卡与上位机连接起来，通过LabVIEW软件函数库中的VISA库函数读取串口数据。读取串口数据时，首先选择相应的串口，设置参数（波特率、数
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据位数、奇偶校验位等），然后判断是否有数据写入串口，并通过数值和比较r