CN1008303B - 谐振筒式压力传感器 - Google Patents

Abstract

谐振筒式压力传感器，由附着在振动筒内外壁工作段表面的激励和信号检测元件产生振动和拾取信号，激励和检测元件为无机和高分子压电材料，激励点中可以包含反向激励点，本发明传感精度高、测量范围大、适用领域广、功耗低、结构和制造工艺简单，产品性能改善。

Description

本发明属借助振动筒振动参数反映欲知物理量的传感装置，主要用于感传流体的压力和密度。

公知谐振筒式压力传感器为英国输力强公司（The    solartron    Electronic    Grop    Limited）的振动圆筒压力传感器，这种传感器无活动摩擦部件，使用寿命长、精度高、工作稳定、环境适应能力强，易于与计算机联接;但电磁激励装置结构复杂，生产、装配的工艺要求较严，产品合格率低、成本较高，结构本身重量较大，使应用受到限制。GB2114742A号专利公布了以无机压电材料作振动激励和信号检测元件的方案，使传感器重量、体积、功耗都大大减少，制作工艺简化;但其测量范围小，只能作为一般大气压力检测，其性能尚不及英国的传统结构的传感器。上述公知传感器及其它谐振筒式压力传感器工作中都可能出现工作模态的突变，给工作带来一定影响。

本发明的目的是提供一种重量轻、功耗小、精度高的传感器。

本发明的目的是这样实现的，仍采用保护筒内固定悬臂式振动筒，振动筒内腔与欲检测环境相通，以压电材料作振动激励和振动信号检测元件的结构，但激励和检测元件附着于振动筒内壁或外壁振动工作段表面，激励元件和检测元件在振动筒周向附着的部位为传感所需振动筒振型波峰波谷所在的相应位置，或为传感所需振型波峰波谷所在的相应位置。这样，由于振动筒的激励和信号的检测都直接发生在振动筒振动工作段，可使传感器的功 耗降低，精度提高;周向附着的位置使传感器产生所需振型、直接感受所需参量、使本发明目的得以实现。

本发明所用振动的激励和信号检测元件分别是无机压电材料和高分子压电材料。由于这两种材料在压电转换中不同方向的功能有所不同，区别使用便可提高传感器系统的性能。

本发明在所需振型激励点激励后可能产生其它振型波峰波谷所在的其它相应位置，亦附着有激励元件，其数目由确保所需振型、阻止其它振型的需要分别决定，在需要振型的波峰波谷的激励方向与该振型波峰波谷方向一致、对不需要又可能在工作中发生的其它振型其激励方向与该振型峰谷方向相反。这样与所需振型波峰波谷方向一致的激励可以保证振型产生;在所需振型激励点激励后可能产生不需要振型波峰波谷的其它激励点反方向的激励，可抑制不需要的振型产生。

本发明仅通过改变公知振动筒激励点的位置、增加反向激励点和选用不同激励与信号检测元件，有效地改善了谐振筒式压力传感器的性能，提高了精度、降低了功率消耗、扩大了测量范围和适用领域，也相应简化了传感器的结构和加工工艺。

附图是本发明实施例图示。

图1为压电元件附着于振动筒内壁的传感器结构示图;

图2为压电元件附着于振动筒外壁的传感器结构图;

图3为两种振型的示意图;

图4为n＝4，m＝1振型的联线图;

图5为双模态工作联线图。

本发明的实施例为用于飞机飞行大气测量的传感器：其测压 范围为0-350KPa，测试综合精度为0.005-0.02%FS，工作环境温度为-60～+125℃，功耗75mw以下，品质因数Q可达5000以上。它还可作为地面压力校准仪器、民航、气象、煤炭等部门用高精度压力测试仪器的传感器。其激励元件（2）和信号检测元件（3）分别为压电陶瓷和压电薄膜，附着在振动筒（1）近端部内壁的悬臂工作段表面或外壁的悬臂工作段表面上。采用在n＝4、m＝1振型的三个波峰或波谷相应位置上附着激励压电元件2，在另一波峰或波谷相应位置附着信号检测压电元件（3）的方案[图4]，可以使振动筒获得单一稳定的振动模态图[3（a）]或采用在n＝4、m＝1振型的三个波峰或波谷相应位置附着激励压电元件（2），在两个波峰或波俗相应位置附着信号检测压电元件（3）的方案，通过电路中的变换可以使振动筒得到n＝4、m＝1和n＝2、m＝1[图3（a）、（b）]的双模态工作状态。

Claims (3)

1、谐振筒式压力传感器包括保护筒(4)、基座、悬臂式固定的振动筒(1)、压电材料的激励和信号检测元件(2)、(3)，联接线路和联接固定部件，其特征在于激励和信号检测元件附着于振动筒内壁或筒外壁的振动工作段表面，其周向附着部位为传感所需振动筒振型或传感所需振型的波峰波谷所在的相应位置。

2、如权利要求1所述传感器，其特征在于激励元件（2）和信号检测元件（3）分别是无机压电材料和高分子压电材料。

3、如权利要求1或2所述传感器，其特征是在所需振型激励点激励后可能产生其它振型波峰波谷所在其它相应位置还附着有激励元件，其数目由确保所需振型、阻止其它振型的需要决定，在需要振型的波峰波谷相应位置的激励方向与该振型波峰波谷方向一致，其它激励点则相反。

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