振筒式传感器

[拼音]：zhentongshi chuanganqi

[外文]：vibrating cylinder transducer

以振动的金属薄圆筒为敏感元件的谐振式传感器。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。振筒式传感器已经发展到较高水平，主要用于测量气体压力和密度等。

振筒式密度传感器

在这种传感器中，筒内靠近筒壁的介质（如气体）和筒一起组成有效振动质量。当介质密度发生变化时,有效振动质量也发生变化,从而使筒振动的固有频率发生变化。在测量电路中对所测信号的非线性进行校正后，可使测量精度达0.01％。振筒是采用低温度系数的铁镍合金材料，经冷挤压和热处理等特殊工艺加工制成的薄壁管，它的两端用固定块固定。激振器、振筒、拾振器和放大振荡电路构成一个反馈振荡系统（图1）。工作时,给用磁铁线圈构成的激振器通以交变电流，磁性振筒在交变磁场的激励下起振，而拾振器则完成相反的电磁感应过程，将筒的振动信号反馈到振荡电路去。由于振筒具有高品质因数，整个振荡系统以振筒的固有频率振动。当被测介质流过振筒内时,振筒的有效振动质量增加,使振动频率发生变化，测量电路就可取出与介质密度成一定关系的频率信号。振动频率 f与被测介质密度ρ 的关系为：

式中f₀为筒内处于真空状态时筒的固有振动频率；ρ₀为与振筒的截面积、内腔截面和材料密度有关的常数。为改善固定块随筒一起振动而产生的频率不稳定性，常采用双筒式结构，使双筒的振动频率相同而振动方向相反。这种结构不会引起固定块振动，从而提高了振动频率的稳定性。

振筒式压力传感器

在这种传感器中，筒内气体压力的变化引起筒应力变化，从而改变了筒的振动频率。振筒的一端固定于底座,另一端密闭为自由端（图2），筒壁约为0.08毫米。外壳与振筒之间为真空以作为压力参考。振筒等效为二阶强迫振动系统，有很高的品质因数。激振线圈和拾振线圈通过振筒耦合，与放大电路一起组成正反馈振荡电路。筒的固有振动频率f与筒内压力P 的关系为：

式中f₀为筒内压力为零时筒的固有振动频率;B为压差灵敏度系数，它与筒的材料性质和物理尺寸有关。振筒式压力传感器的精度可达万分之几。

参考书目

1. 袁希光主编：《传感器技术手册》，国防工业出版社，北京，1986。

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振筒式传感器百科介绍

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