振动筒压力传感器开环测试特征参数分析

2016年 第7期

仪表技术与传感器

Instrument Technique and Sensor

2016 No．7

收稿日期:2016-01-20

振动筒压力传感器开环测试特征参数分析

姚敏强,康志宏,宋继红

(太原航空仪表有限公司,山西太原 030006)

摘要:文中介绍了振动筒压力传感器谐振敏感元件特征参数的测试方法三利用传感器谐振敏感元件拾振信号特征参数分析了谐振敏感元件的性能三通过研究检测信号特征参数的规律,给出了构建谐振式压电激励压力传感器闭环自激系统的依据三关键词:谐振敏感元件;特征参数;闭环自激系统

中图分类号:TP212 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2016)07-0029-03

Characteristic Parameters Analysis of Vibration Cylinder Pressure Sensor Open Loop Test

YAO Min-qiang KANG Zhi-hong SONG Ji-hong

(Taiyuan Aviation Instrument Limited Liability Company ,Taiyuan 030006,China )

Abstract :The test methed of characteristic parameters of sensor s resonant sensing elements was presented.The property of resonant sensing elements was discussed by characteristic parameters of sensor s resonant sensing elements.The research of the regularity of the detection signal s characteristic parameter provided evidence for building the closed-loop excitation system of res-onant piezoelectric pressure sensor.

Key words :resonant sensing elements;characteristic parameter;closed-loop excitation system

0 引言

振动筒压力传感器具有精度高二抗干扰性强二长期稳定性好等优点,主要应用在大气数据测量仪表中三压电激励振动筒压力传感器采用压电激励原理实现机电能量转换,它由3部分组成,分别是谐振敏感元件二换能元件(压电陶瓷片)和构成闭环自激系统的谐振电路三谐振敏感元件作为构建振动筒压力传感器闭环自激谐振系统的核心部分,它的拾振信号的特征参数不仅反映了谐振敏感元件的选频能力二阻尼特性和灵敏度等谐振特性,而且是正向设计压电激励振动筒压力传感器闭环谐振系统的有效依据三通过研究振动筒压力传感器谐振敏感元件的开环测试特征参数规律[1-3],可以为设计谐振式振动筒压力传感器的精度二稳定性和抗干扰能力提供依据三1 开环测试原理及实测分析

开环测试是对振动筒压力传感器进行早期性能分析判断的主要测试手段[4]三振动筒压力传感器谐振敏感元件开环测试流程图如图1所示,从流程图可以看出,该过程完成了电机二机电转换三

根据谐振传感器闭环自激系统理论和拾振信号

图1 振动筒压力传感器谐振敏感元件开环测试流程图

检测情况,可以对该电机和机电转换过程进行数学分析,若用x (t )二y (t )分别表示激励信号和拾振信号,它们关系可以用下面的方法表示三

对于谐振式传感器,从拾振检测信号的角度,y (t )可以写为

y (t )=Af (ωt +?)

(1)

式中:f (t )为归一化周期函数;A 为拾振检测信号的幅值;ω为频率;?为相位三

当f (t )满足:nT ?t ?(n +1)T 时,|f (t )|max =1三

A 二ω二φ为传感器开环测试特征参数三通过测试传感器的特征参数分析传感器的性能和实现被测量的检测三对式(1)进行级数展开为

y (t )=a 0+a 1x (t )+a 2[x (t )]2+ (2)

式中a 0,a 1,a 2 由材料二敏感元件设计加工工艺参数

决定三

若激励信号表示为

x (t )=A sin(ωt +?)

(3)

则拾振信号可以表示为