一種抗側向加速度擾動的諧振筒壓力傳感器的製作方法

2023-11-11 17:44:57

專利名稱：一種抗側向加速度擾動的諧振筒壓力傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種諧振筒壓力傳感器，特別是一種抗側向加速度擾動的諧振筒壓力傳感器，屬於諧振體結構設計領域。
背景技術：
諧振筒式壓力傳感器是將被測流體壓力加載到薄壁圓筒內壁而改變諧振筒的諧振等效剛度，從而改變薄壁圓筒的諧振頻率，通過檢測薄壁圓筒的諧振頻率就可以間接檢測加載到薄壁圓筒內壁的流體壓力。
但由於薄壁圓筒的特殊結構，它的頂部端蓋為了保證筒壁的頂端固支條件而必須有一定厚度。所以造成在承受側向加速度載荷時頂部端蓋的慣性力不能被忽略。薄壁圓筒的應力狀態也受到這個慣性力的影響，產生附加剛度，從而改變薄壁圓筒的諧振頻率，形成測量幹擾。降低了諧振筒式壓力傳感器的測量精度。

發明內容
本發明解決的技術問題克服現有技術的不足，提供一種抗側向加速度擾動的諧振筒壓力傳感器，該諧振筒壓力傳感器抵消由於側向加速度擾動帶來的筒蓋擺頭現象，提高諧振筒壓力傳感器對側向加速度擾動的抗幹擾能力，從而提高了諧振筒壓力傳感器的測量精度。
本發明技術解決方案一種抗側向加速度擾動的諧振筒壓力傳感器，其特點在於包括彈性諧振敏感元件薄壁圓筒、薄壁圓筒上端蓋、底座、三個水平支撐臂、內卡箍、外卡箍、外卡箍彈性豁口、保護外殼，薄壁圓筒同保護外殼一併固連在底座上，母線互相平行且與底座垂直；內卡箍與薄壁圓筒上端蓋過盈配合連接；外卡箍上開有彈性豁口，使外卡箍在豁口縮小時產生向外的彈性張力，並藉助此力與保護外殼內壁牢固連接；內卡箍和外卡箍之間有三個水平支撐臂，三個水平支撐臂沿內卡箍和外卡箍直徑方向布置，夾角為120°，厚度與內卡箍和外卡箍的厚度相同或相近，並大於支撐臂的寬度。
本發明的工作原理三個水平支撐臂採用120°周期對稱方式布置，從而產生的彈性力合力方向一定與薄壁圓筒端蓋的位移方向一致從而抵消薄壁圓筒端蓋產生的慣性力。假設每個支撐臂在其長度方向上的伸縮剛度為k，並假設位移為x，方向θ。則在各個支撐臂方向位移的投影分別為x·cosθ，x·cos(θ+120°)，x·cos(θ-120°)。在各個支撐臂上產生的彈性力分別為kx·cosθ，kx·cos(θ+120°)，kx·cos(θ-120°)，方向互差120°。則三個力的合力矢量為 =-kx32cos32sin=32kxcos(+)sin(+)]]>從而可見此矢量的方向是θ+π，與位移方向相反。並且彈性反力的大小為 與受力方向無關。從而這種結構採用最簡化的機械結構實現了一種各向同性支撐，其支撐效果不隨方向的改變而改變。
在軸向移動方面由於支撐臂的寬度，即在軸向的長度，使得支撐臂的彎曲剛度非常大。從而對軸向變形的抗力也很大程度抑制了軸向位移帶來的幹擾。
本發明與現有技術相比的優點在於本發明由於在諧振筒頂部筒蓋上加裝120°對稱的三個水平支撐臂，將振筒頂蓋與外圍保護殼體固連，抵消了由於側向加速度擾動帶來的筒蓋擺頭現象，提高了諧振筒壓力傳感器對側向加速度擾動的抗幹擾能力，使得諧振筒壓力傳感器的測量精度大大提高。


圖1為本發明的諧振筒壓力傳感器的正視旋轉剖面圖；圖2為本發明的諧振筒壓力傳感器的俯視剖面圖；圖3為本發明的內卡箍、外卡箍、外卡箍豁口及120°周期對稱的三個支撐臂構成的薄壁圓筒上端蓋的支撐結構圖。
具體實施例方式
如圖1、2所示，本發明包括彈性諧振敏感元件薄壁圓筒1、薄壁圓筒上端蓋2、底座3、三個水平支撐臂4、內卡箍5、外卡箍6、外卡箍彈性豁口7、保護外殼8，薄壁圓筒1同保護外殼8一併固連在底座3上，母線互相平行且與底座垂直；內卡箍5與薄壁圓筒上端蓋2過盈配合連接；外卡箍6上開有彈性豁口7，使外卡箍6在豁口縮小時產生向外的彈性張力，並藉助此力與保護外殼8內壁牢固連接；內卡箍5和外卡箍6之間有三個水平支撐臂4，三個水平支撐臂4沿內卡箍5和外卡箍6直徑方向布置，夾角為120°，厚度與內卡箍5和外卡箍6厚度相同或相近，並大於支撐臂4的寬度。
如圖3所示，內卡箍5與薄壁圓筒上端蓋2採用過盈配合連接時，內卡箍5內徑略小於薄壁圓筒上端蓋2外徑，安裝時將內卡箍5、三個水平支撐臂4和外卡箍6組成的支撐部件加熱至400-1000℃，之後套入薄壁圓筒上端蓋2處，並自然冷卻。
此外，將外卡箍6與保護外殼8內壁牢固連接時，先將外卡箍6上的彈性豁口7收緊，放入保護外殼8內，然後鬆開彈性豁口8，使外卡箍6產生彈性張力，將內卡箍5、外卡箍6及支撐臂4構成的端蓋支撐零件牢固的固定在保護外殼8的內壁上。
權利要求
1.一種抗側向加速度擾動的諧振筒壓力傳感器，其特徵在於包括彈性諧振敏感元件薄壁圓筒(1)、薄壁圓筒上端蓋(2)、底座(3)、三個水平支撐臂(4)、內卡箍(5)、外卡箍(6)、外卡箍彈性豁口(7)、保護外殼(8)，薄壁圓筒(1)同保護外殼(8)一併固連在底座(3)上，母線互相平行且與底座垂直；內卡箍(5)與薄壁圓筒上端蓋(2)過盈配合連接；外卡箍(6)上開有彈性豁口(7)，使外卡箍(6)在豁口縮小時產生向外的彈性張力，並藉助此力與保護外殼(8)內壁牢固連接；內卡箍(5)和外卡箍(6)之間有三個水平支撐臂(4)，三個水平支撐臂(4)沿內卡箍(5)和外卡箍(6)直徑方向布置，夾角為120°，厚度與內卡箍(5)和外卡箍(6)厚度相同或相近，並大於支撐臂(4)的寬度。
2.根據權利要求1所述的抗側向加速度擾動的諧振筒壓力傳感器，其特徵在於所述的內卡箍(5)與薄壁圓筒上端蓋(2)過盈配合連接時，內卡箍(5)內徑小於薄壁圓筒上端蓋(2)外徑，安裝時將內卡箍(5)、支撐臂(4)、外卡箍(6)組成的支撐部件加熱至400-1000℃，之後套入薄壁圓筒上端蓋(2)處，並自然冷卻。
3.根據權利要求1所述的抗側向加速度擾動的諧振筒壓力傳感器，其特徵在於將所述的外卡箍(6)與保護外殼(8)內壁牢固連接時，先將外卡箍(6)上的彈性豁口(7)收緊，放入保護外殼(8)內，然後鬆開彈性豁口(8)，使外卡箍(6)產生彈性張力，將內卡箍(5)、外卡箍(6)及支撐臂(4)構成的端蓋支撐零件牢固的固定在保護外殼(8)的內壁上。
全文摘要
一種抗側向加速度擾動的諧振筒壓力傳感器，包括彈性諧振敏感元件薄壁圓筒、薄壁圓筒上端蓋、底座、三個水平支撐臂、內卡箍、外卡箍、外卡箍彈性豁口、保護外殼，薄壁圓筒同保護外殼一併固連在底座上，母線互相平行且與底座垂直；內卡箍與薄壁圓筒上端蓋過盈配合連接；外卡箍上開有彈性豁口，使外殼箍在豁口縮小時產生向外的彈性張力，並藉助此力與保護外殼內壁牢固連接；內卡箍和外卡箍之間有三個水平支撐臂，三個水平支撐臂沿內卡箍和外卡箍直徑方向布置，夾角為120°，厚度與內卡箍和外卡箍的厚度相同或相近，並大於支撐臂的寬度。本發明抵消了由於側向加速度擾動帶來的筒蓋擺頭現象，從而提高諧振筒壓力傳感器對側向加速度擾動的抗幹擾能力。
文檔編號G01L9/08GK101082529SQ200710118690
公開日2007年12月5日 申請日期2007年7月12日 優先權日2007年7月12日
發明者樊尚春, 趙勇, 莊海涵, 劉廣玉 申請人:北京航空航天大學