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谐振式传感器在被测量时，其敏感元件的谐振频率发生改变，通过测量谐振器的谐振频率即可得到被测量的值。谐振式传感器的重复性、分辨力和稳定性等性能指标优秀，适用于压力、加速度、力、密度等多种参数的测量_。在谐振式传感器的研制和生产过程中，传感器敏感元件的各阶振型的测定是一个重要环节。
当敏感元件在一定的模态上到达谐振状态，在对传感器敏感元件的振型进行测试时，首先要使传感器处于一定的振动模态；其次就要测出敏感元件振动面上各点的振幅和相位。
对于敏感元件较大的传感器，例如科里奥利质量流量计，可以采用电容、电磁等传感器来测量其振动信号。但对于振动元件较小的传感器，例如硅微机械谐振式传感器，其结构尺寸在μm级，其振动表面各点的振动信号难以测量，激光测振仪却具备测量这种微小结构尺寸振动信号的能力。
由于激光测振仪具有空间扫描的功能，所以在敏感元件的稳定振动状态下可以测出其振动面上各点的振动信号，从而提供了可以实现测试谐振式传感器的可能。
2 测试系统
测试系统框图如图1所示。
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谐振式传感器振型测试系统由计算机、激励信号源、激光测振仪、数据采集卡组成。激励信号源通过串行接口与计算机连接，在计算机的控制下产生与被测谐振式传感器模态所对应的固有频率一致的激励信号；激光测振仪测量被测谐振式传感器振动元件的振动信号，该振动信号和激励信号同时通过数据采集卡采集到计算机中；计算机通过计算激励信号和振动信号的幅度和相位差，解算和绘制出被测谐振式传感器对应模态的振型。
数据采集卡选用NI PCI-6111E，激励信号源采用了信号发生器HP 33120A，激光测振仪是Poly-tec激光多普勒测振仪。
3 测试方案
利用数据采集卡控制激光测振仪的激光束存垂直、水平两个方向上的偏转来使激光束定位于被测敏感元件上的某一点，即可测量敏感元件振动面上多个点振动的相位和幅度。在测试系统中定义了空间扫描范围和激光束相对位置的坐标系，如图2所示，4个角上的坐标显示了系统的最大扫描区域在两个方向都是±15°。图中的“×”显示激光束的位置，图中的矩形框显示空间扫描的范围。
通过测量谐振式传感器敏感元件振动面上各点在相应模态下固有频率点上振动的幅度增益和相移，即可确定敏感元件振动面上各点振动的相对关系，从而可以得到敏感元件在该模态上的振型。
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设激励信号为
f(t)=Acos(ωt+θ0) (1)
依照图2中坐标系的定义，敏感元件上各点的振动信号为
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在ω为敏感元件某一模态对应的固有频率时，通过式(4)，(5)即可确定敏感元件振动面上各点幅度增益和相移。
4 实验结果
图3是振型测试仪所测得的一个振膜谐振式传感器固有频率为21566.9 Hz的模态所对应的振型。
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图3中（a）为该传感器振膜振动的振幅，（b）为振膜振动信号和激励信号的相位差，（c）为由（a）和（b）分析得出的该振膜谐振式传感器固有频率为21566.9 Hz的模态所对应的振型。
5 结语
谐振式传感器是一种工作在振动状态下的传感器，通过理论计算和有限元仿真分析的方法可以近似地算出谐振式传感器的一些模态所对应的振型，但由于材料特性、加工工艺等因素的影响，其结果往往与传感器的真实振型有一定的误差。介绍的基于激光测振仪的谐振式传感器振型测试系统，可以利用激光测振仪测量谐振式传感器振动结构表面的振动信号。通过分析振动信号的幅度和相位，即可测得谐振式传感器的振型。