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振筒式敏感元件的优化设计

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:如图2.10所示的振筒谐振式传感器的谐振子结构示意图,当谐振筒受压力差p作用引起振筒的应力变化时,其等效刚度发生变化,振筒的固有谐振频率f亦随之发生变化。根据材料力学可知,振筒的振动频率与所受压力的关系可以表示为图2.10振筒谐振式传感器的谐振筒结构示意图图2.10振筒谐振式传感器的谐振筒结构示意图式中,a、b、c表示与振子材料的物理性质和结构参数有关的参数,可由实验求得。

振筒式敏感元件的优化设计

振筒谐振式传感器的核心敏感元件是由恒弹合金制成的带有顶盖的薄壁圆柱壳,其谐振子的材料一般选用铁镍铬钛恒弹性合金3J53,谐振筒内激振与拾振两只线圈相隔一定距离并成空间“十”字形交叉排列,工作过程中,由激励线圈激励谐振筒振动,拾振线圈拾取谐振筒振动的频率信号,经检测系统反馈给激励线圈,使谐振筒稳定地工作在自身的固有频率

如图2.10所示的振筒谐振式传感器的谐振子结构示意图,当谐振筒受压力差p作用引起振筒的应力变化时,其等效刚度发生变化,振筒的固有谐振频率f亦随之发生变化。根据材料力学可知,振筒的振动频率与所受压力的关系可以表示为

图2.10 振筒谐振式传感器的谐振筒结构示意图

式中,a、b、c表示与振子材料的物理性质和结构参数有关的参数,可由实验求得。其中,系数c取值很小,故一般c(f-f03项忽略不计。(www.xing528.com)

当系数a和b满足条件时,由式(2.44)可得

式中,为压差灵敏度系数,与振筒的材料性质及尺寸有关;

r、h、μ、E分别为振筒的内径、厚度、泊松比弹性模量

振筒的固有振动频率决定于筒的形状、大小、材料的弹性模量、筒的应力和周围介质的性质,被测参量的变化使得筒的某一物理特性被改变,从而改变了筒的固有振动频率,通过测量筒的振动频率即可达到测量被测参量的目的。

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