CN106768502A

CN106768502A - 一种新型石英谐振传感器

Info

Publication number: CN106768502A
Application number: CN201611140661.XA
Authority: CN
Inventors: 苏莉芳; 姚敏强; 张艳林
Original assignee: Taiyuan Aero Instruments Co Ltd
Current assignee: Taiyuan Aero Instruments Co Ltd
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2017-05-31

Abstract

本发明属于航空机载设备技术领域，具体涉及一种新型石英谐振传感器。本发明的技术方案采用了一体化膜片设计，各部件均为固定连接，且与石英振梁也为固定连接，只有膜片感受压力后在单一方向产生微位移，该位移随且仅随压力而变化，不随振动、冲击环境发生变化，避免了金属杠杆在振动、冲击环境下的不稳定因素，因而解决了原有传感器抗能力差的问题，可以使用于航空机载设备使用中的振动环境。

Description

一种新型石英谐振传感器

技术领域

本发明属于航空机载设备技术领域，具体涉及一种新型石英谐振传感器。

背景技术

现有的石英谐振传感器产品普遍采用感压波纹管感受压力，传力杠杆传递压力，石英振梁敏感力的变化，通过石英振梁振动频率的变化而实现压力测量的工作方式。这种类型的石英谐振传感器由于传力杠杆存在两个方向的自由度，因此抗振动、冲击能力较差，使用环境条件要求苛刻，一般适用于实验室使用。在航空领域，尤其是直升机领域，航空机载设备使用中的振动环境一般要达到总均方根6.6g，冲击环境一般要达到加速度峰值15g，在这种环境下，现有的石英谐振传感器产品的传力杠杆由于其存在两个方向的自由度，非常容易随着外部设备的振动或者冲击而发生振动，造成压力测量错误或石英梁损坏。因此，现有的石英谐振传感器产品无法应用于航空机载环境中。

发明内容

发明目的：提供一种能够应用于复杂的航空机载环境中的新型石英谐振传感器。

技术方案：一种新型石英谐振传感器，包括接管嘴组件10和膜片传力结构8，膜片传力结构8的左侧与接管嘴10焊接后形成测压腔7，膜片传力结构8的右侧与壳体18焊接形成压力参考腔16，在膜片传力结构8内设置有膜片20，膜片20周围设置有凸起21，石英振梁9焊接或粘结于凸起21上，被测气体通过接管嘴组件10进入测压腔7，引起膜片传力结构8中的膜片20微变形，通过压力传递腔22使得安装于膜片20上的石英振梁9感受力的变化，造成石英振梁9谐振频率发生变化；石英振梁9上设置有内部导线17，石英振梁9的谐振频率通过内部导线17、设置在壳体18外侧的绝缘子19以及外部导线15连接到电路组件14上。

在接管嘴组件10上设置有绝缘柱11和绝缘片12，沉头螺钉13通过绝缘柱11和绝缘片12将电路组件14安装于接管嘴组件10上。

压力参考腔16的压力为真空状态或根据需要的任何压力，使得传感器可实现绝对压力、相对压力、差压的压力测量。

有益效果：本发明的技术方案采用了一体化膜片设计，各部件均为固定连接，且与石英振梁也为固定连接，只有膜片感受压力后在单一方向产生微位移，该位移随且仅随压力而变化，不随振动、冲击环境发生变化，避免了金属杠杆在振动、冲击环境下的不稳定因素，因而解决了原有传感器抗能力差的问题，可以使用于航空机载设备使用中的振动环境。

附图说明

图1为现有技术结构示意图

图2为本发明结构示意图

其中，1—感压波纹管，2—传力杠杆，3—支撑杆，4—石英振梁，5—固定支撑端，6—放大电路，7—测压腔，8—膜片传力结构，9—石英振梁，10--接管嘴组件，11—绝缘柱，12—绝缘片，13—沉头螺钉，14—电路组件，15—外部导线，16—压力参考腔，17—内部导线，18—壳体，19—绝缘子，20—膜片，21—凸起。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，请参阅图1至图2。

如图1所示，现有的石英谐振传感器力传递方式采用了杠杆方式，该杠杆质量较大，且只在两个自由度方向位移受到限制，故在振动、冲击环境下极易在另外第三个自由度方向发生相对位移，造成石英谐振梁的损坏，该传感器方案虽然采用了补偿质量块方式，但补偿能力有限，不能抵抗机载等振动环境的影响，故该传感器不能应用于振动、冲击较大环境的压力测量。

如图2所示，一种新型石英谐振传感器，包括接管嘴组件10和膜片传力结构8，膜片传力结构8的左侧与接管嘴10焊接后形成测压腔7，膜片传力结构8的右侧与壳体18焊接形成密封的压力参考腔16，在膜片传力结构8内设置有膜片20，膜片20周围设置有凸起21，石英振梁9焊接或粘结于凸起21上，被测气体通过接管嘴组件10进入测压腔7，引起膜片传力结构8中的膜片20微变形，通过压力传递腔22使得安装于膜片20上的石英振梁9感受力的变化，造成石英振梁9谐振频率发生变化；石英振梁9上设置有内部导线17，石英振梁9的谐振频率通过内部导线17、设置在壳体18外侧的绝缘子19以及外部导线15连接到电路组件14上。

石英振梁工作于压力参考腔16内，因此，根据不同需求，该压力参考腔16的压力可为真空状态，也可为设计需要的任何压力，实现绝对压力、相对压力、差压等的压力测量。

本发明的工作原理是：被测气体通过接管嘴组件10进入测压腔7，引起膜片传力结构8中的膜片微变形，使得安装于膜片上的石英振梁9感受的力发生变化，造成石英振梁9谐振频率发生变化，石英振梁9的谐振频率是和被测压力一一对应的，因此测量石英振梁9的谐振频率便可知道压力的大小。石英振梁9的频率信号通过焊接于石英振梁上的内部导线17、绝缘子19、外部导线15连接于电路组件14上，并由电路组件14对频率信号处理后输出至信号测量装置中，从而实现测量功能。

本发明的技术方案采用了一体化膜片设计，各部件均为固定连接，且与石英振梁也为固定连接，只有膜片感受压力后在单一方向产生微位移，该位移随且仅随压力而变化，不随振动、冲击环境发生变化，避免了金属杠杆在振动、冲击环境下的不稳定因素，因而解决了原有传感器抗能力差的问题，可以使用于航空机载设备使用中的振动环境。

Claims

1.一种新型石英谐振传感器，其特征在于，包括接管嘴组件[10]和膜片传力结构[8]，膜片传力结构[8]的左侧与接管嘴[10]焊接后形成测压腔[7]，膜片传力结构[8]的右侧与壳体[18]焊接形成压力参考腔[16]，在膜片传力结构[8]内设置有膜片[20]，膜片[20]周围设置有凸起[21]，石英振梁[9]焊接或粘结于凸起[21]上，被测气体通过接管嘴组件[10]进入测压腔[7]，引起膜片传力结构[8]中的膜片[20]微变形，通过压力传递腔[22]使得安装于膜片[20]上的石英振梁[9]感受力的变化，造成石英振梁[9]谐振频率发生变化；石英振梁[9]上设置有内部导线[17]，石英振梁[9]的谐振频率通过内部导线[17]、设置在壳体[18]外侧的绝缘子[19]以及外部导线[15]连接到电路组件[14]上。

2.根据权利要求1所述的一种新型石英谐振传感器，其特征在于，在接管嘴组件[10]上设置有绝缘柱[11]和绝缘片[12]，沉头螺钉[13]通过绝缘柱[11]和绝缘片[12]将电路组件[14]安装于接管嘴组件[10]上。

3.根据权利要求2所述的一种新型石英谐振传感器，其特征在于，压力参考腔[16]的压力为真空状态或根据需要的任何压力，使得传感器可实现绝对压力、相对压力、差压的压力测量。