專利名稱：一種固定式自減振差動(dòng)流量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及流量傳感器，尤其是自減振差動(dòng)流量傳感器。
背景技術(shù)：
六十年代末期，相繼出現(xiàn)了應(yīng)用流體振動(dòng)原理測(cè)量流量的新型儀表，例如，渦街流量計(jì)、射流流量計(jì)和旋渦進(jìn)動(dòng)流量計(jì)都同屬于液體振動(dòng)式流量計(jì)，它們通過(guò)熱敏、應(yīng)變、電容、超聲波等檢測(cè)方式的流量傳感器，檢測(cè)出與體積流量成正比的流體振動(dòng)頻率信號(hào)。對(duì)于振動(dòng)式流量傳感器來(lái)說(shuō)，振動(dòng)問(wèn)題是衡量一臺(tái)振動(dòng)式流量計(jì)工業(yè)應(yīng)用好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。工業(yè)中的振動(dòng)是普遍存在的，例如流體紊流狀態(tài)下速度脈動(dòng)、流體振蕩，以及工業(yè)管道振動(dòng)、閥門開閉與閥心振動(dòng)等隨機(jī)因素，這都會(huì)使檢測(cè)到的頻率信號(hào)受到極大的噪聲干擾。目前較先進(jìn)的振動(dòng)式流量傳感器都有一定的抗振動(dòng)能力。但這些傳感器的檢測(cè)元件都是固定在管壁上的，抵抗管道振動(dòng)的能力有限。另外對(duì)于流體振動(dòng)的干擾，當(dāng)振動(dòng)噪聲的振動(dòng)方向與所測(cè)頻率信號(hào)的振動(dòng)方向平行(即同向振動(dòng))的時(shí)候，這些流量傳感器的抗干擾能力都比較弱，輸出信號(hào)會(huì)混入大量的噪聲。這種現(xiàn)象在小流量測(cè)量的時(shí)候尤其明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種測(cè)量靈敏度高，抗干擾性強(qiáng)的固定式自減振差動(dòng)流量傳感器。
本實(shí)用新型的固定式自減振差動(dòng)流量傳感器包括對(duì)稱固定在平板兩面的檢測(cè)單元，每個(gè)檢測(cè)單元包括殼體，殼體具有與平板軸線m-m平行的通孔，該通孔中間有一個(gè)把通孔等分為上下兩個(gè)對(duì)稱區(qū)間的凸臺(tái)，兩對(duì)稱區(qū)間的孔徑大于凸臺(tái)處孔徑，凸臺(tái)處有通道與平板的軸向出線孔相連通，通孔的兩端分別有彈性膜片密封，每個(gè)區(qū)間內(nèi)分別有壓電陶瓷片和環(huán)形絕緣質(zhì)量塊，壓電陶瓷片的一端與彈性膜片固定，絕緣質(zhì)量塊夾在凸臺(tái)和壓電陶瓷片中間，壓電陶瓷片及絕緣質(zhì)量塊的周邊與通孔壁之間留有間隙，上下兩個(gè)壓電陶瓷片的引線相接經(jīng)通道從平板出線孔引出。
本實(shí)用新型的傳感器具有較高的測(cè)量靈敏度，在小流量時(shí)利用差動(dòng)原理仍可以給出較強(qiáng)的檢測(cè)信號(hào)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有自減振功能，有較強(qiáng)的抗干擾性和較大量程范圍，可靠性高。


圖1為本實(shí)用新型的固定式自減振流量傳感器的軸向半剖視圖；圖2為本實(shí)用新型在渦街流量計(jì)中的應(yīng)用原理圖；圖3為本實(shí)用新型在旋渦進(jìn)動(dòng)流量計(jì)中的應(yīng)用原理圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的固定式自減振流量傳感器包括對(duì)稱固定在平板6兩面的檢測(cè)單元，每個(gè)檢測(cè)單元包括殼體5，為了得到更穩(wěn)定的信號(hào)，一般采用半圓柱形殼體，殼體5具有與平板軸線m-m平行的通孔7，該通孔7中間有一個(gè)把通孔等分為上下兩個(gè)對(duì)稱區(qū)間的凸臺(tái)，兩對(duì)稱區(qū)間的孔徑大于凸臺(tái)處孔徑，凸臺(tái)處有通道8與平板的軸向出線孔4相連通，通孔7的兩端分別有彈性膜片1密封，每個(gè)區(qū)間內(nèi)分別有壓電陶瓷片3和環(huán)形絕緣陶瓷塊2，壓電陶瓷片的一端與彈性膜片1焊接，絕緣陶瓷塊2夾在凸臺(tái)和壓電陶瓷片中間，壓電陶瓷片3及絕緣陶瓷塊2的周邊與通孔壁之間留有間隙。上下兩個(gè)壓電陶瓷片的引線相接經(jīng)通道8從平板出線孔4引出。兩個(gè)檢測(cè)單元中四個(gè)壓電陶瓷片具有相同的尺寸、質(zhì)量和靈敏度系數(shù)，以及相等的預(yù)緊力，四個(gè)絕緣陶瓷塊也同樣具有相同的尺寸和質(zhì)量。
本實(shí)用新型的具體應(yīng)用參見(jiàn)圖2、圖3。
圖2為本實(shí)用新型在渦街流量計(jì)中的應(yīng)用，為了測(cè)量振動(dòng)流體的流量，把本實(shí)用新型的固定式自減振流量傳感器B安裝在渦街流量計(jì)中旋渦發(fā)生體A的后面，傳感器與旋渦發(fā)生體平行；而對(duì)于圖3所示的旋渦進(jìn)動(dòng)流量計(jì)，固定式自減振流量傳感器應(yīng)安裝在流道擴(kuò)展段前端，傳感器平板的軸線m-m與管道的軸線垂直相交。
工作時(shí)，整個(gè)傳感器都沉浸在流體中。當(dāng)旋渦流經(jīng)傳感器時(shí)，旋渦產(chǎn)生的交變壓力直接作用在兩個(gè)檢測(cè)單元的彈性膜片上，使壓電陶瓷片產(chǎn)生交變電荷。這時(shí)兩個(gè)檢測(cè)單元會(huì)輸出規(guī)則的正弦信號(hào)S1和S2，這兩個(gè)信號(hào)頻率相等，相位相差180°，則兩根輸出線之間的輸出信號(hào)為S1-S2，這樣即使是在小流量的時(shí)候，利用差動(dòng)輸出可以得到較強(qiáng)的檢測(cè)信號(hào)。
當(dāng)流體由于管道振動(dòng)、閥門開啟等隨機(jī)因素的影響，發(fā)生流體振蕩時(shí)，會(huì)導(dǎo)致彈性膜片或傳感器殼體產(chǎn)生跟隨振動(dòng)。這使檢測(cè)單元中上下對(duì)稱的兩個(gè)壓電陶瓷片會(huì)分別受壓和受拉，于是兩個(gè)壓電陶瓷片會(huì)產(chǎn)生相等的正負(fù)電荷信號(hào)，而當(dāng)上下兩個(gè)壓電陶瓷片的信號(hào)相加時(shí)，干擾振動(dòng)所產(chǎn)生的電荷信號(hào)會(huì)相互抵消，從而傳感器起到了自減振作用。
另外，對(duì)于本實(shí)用新型的傳感器來(lái)說(shuō)，管道振動(dòng)屬于同向振動(dòng)，而傳感器是采用兩個(gè)檢測(cè)單元進(jìn)行差動(dòng)檢測(cè)，因此同向振動(dòng)的干擾信號(hào)會(huì)在輸出信號(hào)S1-S2中相互抵消，這樣可以有效地消除管道振動(dòng)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的干擾。而對(duì)于流體脈動(dòng)引起的流體振動(dòng)，它在管道中是一列隨著流動(dòng)方向傳播的平面波，它引起的壓力以相同的方向同時(shí)作用在傳感器的兩個(gè)檢測(cè)單元上，屬于同向振動(dòng)干擾。同理，傳感器的差動(dòng)檢測(cè)原理可以消除流體脈動(dòng)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的干擾。因此，本實(shí)用新型的流量傳感器在流量測(cè)量中具有很高的抗干擾性。適用于液體、氣體蒸汽等振動(dòng)流體的流量測(cè)量。
權(quán)利要求1.一種固定式自減振差動(dòng)流量傳感器，其特征在于包括對(duì)稱固定在平板(6)兩面的檢測(cè)單元，每個(gè)檢測(cè)單元包括殼體(5)，殼體(5)具有與平板軸線m-m平行的通孔(7)，該通孔(7)中間有一個(gè)把通孔等分為上下兩個(gè)對(duì)稱區(qū)間的凸臺(tái)，兩對(duì)稱區(qū)間的孔徑大于凸臺(tái)處孔徑，凸臺(tái)處有通道(8)與平板的軸向出線孔(4)相連通，通孔(7)的兩端分別有彈性膜片(1)密封，每個(gè)區(qū)間內(nèi)分別有壓電陶瓷片(3)和環(huán)形絕緣質(zhì)量塊(2)，壓電陶瓷片的一端與彈性膜片(1)固定，絕緣質(zhì)量塊(2)夾在凸臺(tái)和壓電陶瓷片中間，壓電陶瓷片(3)及絕緣質(zhì)量塊(2)的周邊與通孔壁之間留有間隙，上下兩個(gè)壓電陶瓷片(3)的引線相接經(jīng)通道(8)從平板出線孔(4)引出。
2.按權(quán)利要求1所述的固定式自減振差動(dòng)流量傳感器，其特征是所說(shuō)的絕緣質(zhì)量塊(2)是絕緣陶瓷塊。
3.按權(quán)利要求1所述的固定式自減振差動(dòng)流量傳感器，其特征是兩個(gè)檢測(cè)單元中的四個(gè)壓電陶瓷片(3)的尺寸、質(zhì)量和靈敏度系數(shù)都相同。
4.按權(quán)利要求1、2所述的固定式自減振差動(dòng)流量傳感器，其特征是兩個(gè)檢測(cè)單元中的四個(gè)質(zhì)量塊(2)具有相同的尺寸和質(zhì)量。
5.按權(quán)利要求1所述的固定式自減振差動(dòng)流量傳感器，其特征是所說(shuō)的殼體(5)呈半圓柱形。
專利摘要本實(shí)用新型的固定式自減振差動(dòng)流量傳感器包括對(duì)稱固定在平板兩面的檢測(cè)單元，每個(gè)檢測(cè)單元包括殼體，殼體具有與平板軸線m－m平行的通孔，該通孔中間有一個(gè)把通孔等分為上下兩個(gè)對(duì)稱區(qū)間的凸臺(tái)，通孔的兩端分別有彈性膜片密封，每個(gè)區(qū)間內(nèi)分別有壓電陶瓷片及夾在凸臺(tái)和壓電陶瓷片中間的絕緣質(zhì)量塊，壓電陶瓷片的一端與彈性膜片固定，上下兩個(gè)壓電陶瓷片的引線相接從平板出線孔引出。這種傳感器具有較高的測(cè)量靈敏度，在小流量時(shí)利用差動(dòng)原理仍可以給出較強(qiáng)的檢測(cè)信號(hào)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有自減振功能，有較強(qiáng)的抗干擾性和較大量程范圍，可靠性高。
文檔編號(hào)G01F1/32GK2597950SQ0322829
公開日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2003年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月17日
發(fā)明者宋開臣, 張圣賓 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)