[发明专利]一种抗侧向加速度扰动的谐振筒压力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种谐振筒压力传感器，特别是一种抗侧向加速度扰动的谐振筒压力传感器，属于谐振体结构设计领域。

背景技术

谐振筒式压力传感器是将被测流体压力加载到薄壁圆筒内壁而改变谐振筒的谐振等效刚度，从而改变薄壁圆筒的谐振频率，通过检测薄壁圆筒的谐振频率就可以间接检测加载到薄壁圆筒内壁的流体压力。

但由于薄壁圆筒的特殊结构，它的顶部端盖为了保证筒壁的顶端固支条件而必须有一定厚度。所以造成在承受侧向加速度载荷时顶部端盖的惯性力不能被忽略。薄壁圆筒的应力状态也受到这个惯性力的影响，产生附加刚度，从而改变薄壁圆筒的谐振频率，形成测量干扰。降低了谐振筒式压力传感器的测量精度。

发明内容

本发明解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种抗侧向加速度扰动的谐振筒压力传感器，该谐振筒压力传感器抵消由于侧向加速度扰动带来的筒盖摆头现象，提高谐振筒压力传感器对侧向加速度扰动的抗干扰能力，从而提高了谐振筒压力传感器的测量精度。

本发明技术解决方案：一种抗侧向加速度扰动的谐振筒压力传感器，其特点在于：包括弹性谐振敏感元件薄壁圆筒、薄壁圆筒上端盖、底座、三个水平支撑臂、内卡箍、外卡箍、外卡箍弹性豁口、保护外壳，薄壁圆筒同保护外壳一并固连在底座上，母线互相平行且与底座垂直；内卡箍与薄壁圆筒上端盖过盈配合连接；外卡箍上开有外卡箍弹性豁口，使外卡箍在豁口缩小时产生向外的弹性张力，并借助此力与保护外壳内壁牢固连接；内卡箍和外卡箍之间有三个水平支撑臂，三个水平支撑臂沿内卡箍和外卡箍直径方向布置，夹角为120°，厚度与内卡箍和外卡箍的厚度相同或相近，并大于支撑臂的宽度。

本发明的工作原理：三个水平支撑臂采用120°周期对称方式布置，从而产生的弹性力合力方向一定与薄壁圆筒端盖的位移方向一致从而抵消薄壁圆筒端盖产生的惯性力。假设每个支撑臂在其长度方向上的伸缩刚度为k，并假设位移为X，方向θ。则在各个支撑臂方向位移的投影分别为x·cosθ，x·cos(θ+120°)，x·cos(θ-120°)。在各个支撑臂上产生的弹性力分别为kx·cosθ，kx·cos(θ+120°)，kx·cos(θ-120°)，方向互差120°。则三个力的合力矢量为：

=-kx32cosθ32sinθ=32kxcos(θ+π)sin(θ+π)]]>

从而可见此矢量的方向是θ+π，与位移方向相反。并且弹性反力的大小为与受力方向无关。从而这种结构采用最简化的机械结构实现了一种各向同性支撑，其支撑效果不随方向的改变而改变。

在轴向移动方面由于支撑臂的宽度，即在轴向的长度，使得支撑臂的弯曲刚度非常大。从而对轴向变形的抗力也很大程度抑制了轴向位移带来的干扰。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明由于在谐振筒顶部筒盖上加装120°对称的三个水平支撑臂，将振筒顶盖与外围保护壳体固连，抵消了由于侧向加速度扰动带来的筒盖摆头现象，提高了谐振筒压力传感器对侧向加速度扰动的抗干扰能力，使得谐振筒压力传感器的测量精度大大提高。

附图说明