资源描述：
《振弦式压力传感器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、‘振弦式压力传感器徐文锵(山东省海洋仪器仪表研究所):、,提要本丈分析了振弦式压力传感器的工作原理非线性等问题并介绍了用。它来刚温的设计方法。的钨丝作振弦磁钢的磁感应强度B应在引言。,700。高斯以上压力敏感元件膜片要求非力学参数非电量电测振弦式压力传感、。线性误差和弹性滞后小重复性好要求放,。器由于有其独特的优点而引起人们的注大器有较高的输人阻抗和开环增益。,,,.意它结构简单使用方便灵敏度高功2弦振动方程与振弦方程,:,耗小能在多方面应用精密测量压力(可二端固定长为L的有界弦在x一y平,达50个大气压以上)微小位移(小至微米而上作自由振动方程为,,、级)物体不平度运动物体速
2、度加速、、卫aX度风压气压以及在海洋调查中的应用,。其解为等是一种通用性较强的传感器,y“u“’“‘nx对该传感器的详细介绍可参见文末有。,等关文献本文简单介绍了其工作原理着重,,,当在t)。时给以外力F(t)或者再分析了它的非线性问题最后根据对它的温、,,考虑弦张力空气阻尼力等弦振动方程的度补偿方法提出利用它来作测温传感器的,:,。形式不同而最终解则均为驻波形式设想并举例说明其设计方法,二u·“nx振弦式传感器的各种应用除本文所y““,‘,等提出的用作测温外均以膜片(膜盒)受n=、。。),式中角频率若以工程颇压形式出现故有关的实验分析即以此为出婴/孟。。L丫们M一。,。石发点
3、,。,率表示并只考虑基波频串f则得振弦、一振弦式传感器工作原理。方程‘。二1.:止L传感登组成厂皿。三(1)ZL丫p,振弦式传感器的结构十分简单如图1。。所示弦丝可用均匀而柔软的金属丝考虑a。、p。式中分别为振弦的内应力和体密,.。到强度和稳定性我们选用直径为o03mm。度式(1)即为振弦工作的基本原理一外-,M,加压P膜片挠度Ao在传感器整个工{}{{,作过程中是很小的(微米级)于是根据小(l一林2r)轰。有@△。,,畏P取“划毗Jb11巧M.,膜片材料被青铜的泊松比“二。3得M二·△。。,7念一p(a)振弦式压力传感器结构,在不足以使弦松弛到停振范围内弦长改变=,.△L△。
4、。由虎克定律弦内应力为:,‘,_c_。鱿,、,二6:,E兰号△兰三L已氛E等△。一,。代人二式(l)(此一月塑、,、、一‘、L一L”~月,时式(1)的内应力由于振弦形变变为=。一口,a二(a)得f=fP(2)吞卜日r。备E。日=004(8)..。七fiP巧M,,式中丫为膜片工作半径h为膜片材料厚,M,。度E为膜片材料一弹性模量E为弦丝材。料弹性模量、式(2)(8)可用以设计该传感:,器根据实际测量要求(频率变化范围),、选取传感器参数根据式(2)(3)来Lc振荡。器型考虑频率响应.(b2p一f方程的非城性)电路组成,,图l振弦式传感器的结构与电路组成由式(2)可见f与p是非线性
5、关。,,、.、系表1为实测值可见其测量灵敏度1振弦2恒磁钢38振弦卜下夹具—,4一一膜片—,s反馈放大—器,6一一弦二Af,。。J卜。。‘。—”也是非线性的,。公云丝松紧调节机构7外壳(支架)—、、传感器的非线性给测量互换计算等、二非线性及其解决办法。,带来了麻烦为了克服非线性可以从几个.:1p一f方程方面来着手解决(1)根据不同形状的膜片有不同的振弦式传感器一般是以受压形式来进行,,AoM与P的非线性关系〔,〕〔8〕〔9〕可测量的故下面讨论外压(加于膜片上的均,。一,匀分布力或集中力)P与振频fp的关系设计膜片使能与pf的非线性互相补偿p=0,fp,f。,,(2)利用计算机软
6、件进行校直,时弦丝被张紧膜片回,。Mc:TM=Tc(3)用二个相同的振弦利用这二个复弹力F’与弦丝张力T平衡一8日一’、,性凡、汀丁敬拱今衰1P一f的实侧位P,(p+,,上式中卫‘(l日△P)鱼吐协二f尝f尝于是展开上式可得△‘f。1’一匹七渔一1一一边(Zf含十p渔旦二查功〕Zf忍飞分=会“p△‘一△p(4)。p一f关系进行“”会相同的自校正,,“”曰第一种方法设计膜片很麻烦而且很当传感器硬件一振弦材料和尺p一f相对应。,,,。难与传感器的第二种方法寸膜片材料和特征确定后日与f便是常,,,从经济上来讲有困难因为很难做到每个传数因此由式(4)可见传感器的频变。感器都配上一台微计
7、算机或单板pp。(片)机第△f与外压力△是成线性关系的线性误,:三种方法是现实可行的因此我们介绍这个差分别由二条振弦工作时各自构成。‘es、lwewe沙了方法“!<日(P+△P).we3自校正法原理⋯令f恋它是用二个具有相同p一f关系的振弦(6)。,=、/,:(p一来互相补偿由式(2)f不万百而“<日AP),p,令当压力P变化△P时频率变化为△f我f资,们若使二个振弦频变时一个为上升一个为,,=:+:,下降于是频差△fp为可见为使线性误差666减小应使。,。p=p:一pZ初始频率f提高么f八
