ZDY-2型筒式傳感器

 ZDY-2型筒式傳感器   

振筒的固有振動(dòng)頻率決定于筒的形狀、大小、材料的彈性模量、筒的應(yīng)力和周圍介質(zhì)的性質(zhì)。被測(cè)參量的變化使得筒的某一物理特性被改變，從而改變了筒的固有振動(dòng)頻率，通過(guò)測(cè)量筒的振動(dòng)頻率即可達(dá)到測(cè)量被測(cè)參量的目的。振筒式傳感器已經(jīng)發(fā)展到較高水平，主要用于測(cè)量氣體壓力和密度等。

在這種傳感器中，筒內(nèi)靠近筒壁的介質(zhì)（如氣體）和筒一起組成有效振動(dòng)質(zhì)量。當(dāng)介質(zhì)密度發(fā)生變化時(shí),有效振動(dòng)質(zhì)量也發(fā)生變化,從而使筒振動(dòng)的固有頻率發(fā)生變化。在測(cè)量電路中對(duì)所測(cè)信號(hào)的非線性進(jìn)行校正后，可使測(cè)量精度達(dá)0.01%。振筒是采用低溫度系數(shù)的鐵鎳合金材料，經(jīng)冷擠壓和熱處理等特殊工藝加工制成的薄壁管，它的兩端用固定塊固定。激振器、振筒、拾振器和放大振蕩電路構(gòu)成一個(gè)反饋振蕩系統(tǒng)（圖1）。工作時(shí),給用磁鐵線圈構(gòu)成的激振器通以交變電流，磁性振筒在交變磁場(chǎng)的激勵(lì)下起振，而拾振器則完成相反的電磁感應(yīng)過(guò)程，將筒的振動(dòng)信號(hào)反饋到振蕩電路去。由于振筒具有高品質(zhì)因數(shù)，整個(gè)振蕩系統(tǒng)以振筒的固有頻率振動(dòng)。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)流過(guò)振筒內(nèi)時(shí),振筒的有效振動(dòng)質(zhì)量增加,使振動(dòng)頻率發(fā)生變化，測(cè)量電路就可取出與介質(zhì)密度成一定關(guān)系的頻率信號(hào)。振動(dòng)頻率 f與被測(cè)介質(zhì)密度ρ 的關(guān)系為：式中f0為筒內(nèi)處于真空狀態(tài)時(shí)筒的固有振動(dòng)頻率；ρ0為與振筒的截面積、內(nèi)腔截面和材料密度有關(guān)的常數(shù)。為改善固定塊隨筒一起振動(dòng)而產(chǎn)生的頻率不穩(wěn)定性，常采用雙筒式結(jié)構(gòu)，使雙筒的振動(dòng)頻率相同而振動(dòng)方向相反。這種結(jié)構(gòu)不會(huì)引起固定塊振動(dòng)，從而提高了振動(dòng)頻率的穩(wěn)定性。

 ZDY-2型筒式傳感器   

在這種傳感器中，筒內(nèi)氣體壓力的變化引起筒應(yīng)力變化，從而改變了筒的振動(dòng)頻率。振筒的一端固定于底座,另一端密閉為自由端（圖2），筒壁約為0.08毫米。外殼與振筒之間為真空以作為壓力參考。振筒等效為二階強(qiáng)迫振動(dòng)系統(tǒng)，有很高的品質(zhì)因數(shù)。激振線圈和拾振線圈通過(guò)振筒耦合，與放大電路一起組成正反饋振蕩電路。筒的固有振動(dòng)頻率f與筒內(nèi)壓力P 的關(guān)系為：

式中f0為筒內(nèi)壓力為零時(shí)筒的固有振動(dòng)頻率;B為壓差靈敏度系數(shù)，它與筒的材料性質(zhì)和物理尺寸有關(guān)。振筒式壓力傳感器的精度可達(dá)萬(wàn)分之幾。