纺织智能制造是我国纺织工业“十三五”规划的重点纲要之一。纱线张力传感器作为纺织技术中信息获取的关键器件,对全面提升纺织设备的性能和参数起到举足轻重的作用。在纱线、织物和化学纤维的加工过程中,张力是加拈、卷绕、络筒等工序中所不能避免的一个非常重要的生产参数。准确、稳定地获得纺织产品的张力参数是纺织智能制造的重要目标之一。在此背景下,本文研究了一种高分辨率、高稳定性的新型纱线张力传感器,即基于声表面波的双端固支梁式纱线张力传感器。本文重点研究声表面波纱线张力传感器的理论、器件的设计以及信号检测的方法。主要研究内容和创新点如下:1)提出了用声表面波器件设计双端固支梁式纱线张力传感器的方法。推导出了传感器的输出频率变化量与纱线张力的函数关系。当纱线张力加载到传感器的双端固支梁(即双端固支的压电基片)上时,张力和该传感器的输出频率的变化量成正比关系,从而能够达到测量纱线张力的目的。2)解决了基于声表面波的双端固支梁式纱线张力传感器的三个关键问题。第一,压电基片材料的选择问题。在五种常用的声表面波压电材料(LiTaO3,LiNbO3，LGS，LBO和SiO2)中选石英基片作为该传感器的压电基片材料,可以最大限度地提高压电基片的应变。第二,压电基片尺寸的选择问题。在22 mm≤L≤30mm和6mm≤W≤10mm的限定条件下,当选择长度L=30mm,宽度W=6mm的压电基片时,双端固支梁(即双端固支的压电基片)的应力能够达到最大。第三,压电基片上叉指换能器位置的选择问题。当叉指换能器被放置在压电基片的最大应变区域时,能够提高该传感器的灵敏度。3)选用四种方法减少纱线张力传感器中声表面波器件的二阶效应。其一,选取机电耦合系数较小的压电材料减少声电再生现象;其二,设计不平衡分裂指条结构的叉指换能器以减小电极反射问题;其三,采用压电基片背部刻槽的方式以减少声表面波器件的体声波辐射;其四,在压电基片两端涂抹吸声材料以减少换能器边缘反射。此外,为了降低声表面波器件的旁瓣电平,选用海明函数对输入叉指换能器进行变迹加权。4)纱线张力传感器外围电路的设计。外围电路包括声表面波振荡器、混频器和低通滤波器。对这些电路进行了设计和调试,实现了将纱线张力转换成频率信号的目的。5)制作出了基于声表面波的双端固支梁式纱线张力传感器的实物,并对其基本性能和参数进行测试。测试结果:传感器灵敏度为12699 Hz/N,量程为0-2 N,线性度为0.4218%,迟滞性为0.5232%,重复性为1.2183%,精度为1.3914%,分辨率为0.01 N,零位温度系数为4.21 × 10-4Hz/℃,最大过载能力为200%(即4N),基片断裂强度为5 N。