專利名稱：高壓隔離的壓電傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種信號(hào)拾取傳感器，特別是涉及一種壓電傳感器。
背景技術(shù)：
目前，用于磁致伸縮式測(cè)距和液位測(cè)量設(shè)備中的信號(hào)拾取傳感器通常有兩種方式，其一是采用變壓器方式拾取脈沖信號(hào)，此方法原理雖然簡(jiǎn)單，但在實(shí)現(xiàn)信號(hào)拾取的機(jī)械部分的組裝十分不便，往往造成電子單元部分的體積過大；其二是采用壓電器件拾取信號(hào)，在采用壓電器件拾取信號(hào)時(shí)，壓電器件和波導(dǎo)線之間的連接方式一般有兩種其中，一種方式是壓電器件和波導(dǎo)線直接接觸，但壓電器件直接接觸波導(dǎo)線拾取信號(hào)，壓電器件將會(huì)從波導(dǎo)線上引入很大的高壓脈沖信號(hào)給電子單元，嚴(yán)重影響了信號(hào)的質(zhì)量，使得信號(hào)的鑒別十分困難，加大了后級(jí)電路的處理難度；另外一種方式是壓電器件和波導(dǎo)線分開放置，兩者通過連接裝置將波導(dǎo)線上機(jī)械的扭矩信號(hào)傳導(dǎo)至壓電器件上，然后通過壓電器件再進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，采用此種連接方式時(shí)機(jī)械信號(hào)的損失過大，導(dǎo)致產(chǎn)生的有效電信號(hào)與電噪聲信號(hào)基本處于同一量級(jí)，因此，也會(huì)使得信號(hào)的質(zhì)量變差，增大信號(hào)的鑒別難度。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)新穎、簡(jiǎn)單，安裝方便，便于流水線生產(chǎn)的高壓隔離的壓電傳感器，用以解決壓電器件和波導(dǎo)線直接接觸時(shí)的電氣隔離，從而從根本上解決了信號(hào)質(zhì)量問題，以提高儀表的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是以下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的，包括壓電器件和其上的波導(dǎo)線，所述壓電器件的表面設(shè)置有一層絕緣膜。其中，所述壓電器件為壓電陶瓷，所述波導(dǎo)線為磁致伸縮波導(dǎo)線。
本實(shí)用新型高壓隔離的壓電傳感器的另外一種技術(shù)方案是，包括設(shè)置在第一壓電器件和第二壓電器件之間的波導(dǎo)線，所述第一壓電器件表面和所述第二壓電器件表面分別設(shè)置有一層絕緣膜。其中，所述壓電器件為壓電陶瓷，所述波導(dǎo)線為磁致伸縮波導(dǎo)線，所述第一壓電器件和第二壓電器件的輸出線為串聯(lián)連接或并聯(lián)連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型用在磁致伸縮式測(cè)距和液位測(cè)量設(shè)備中，以此進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換后所得到的信號(hào)穩(wěn)定性和信噪比極強(qiáng)，從而極大的減小了電子單元對(duì)信號(hào)的前級(jí)處理難度，信號(hào)鑒別簡(jiǎn)單方便，提高了儀表的可靠性和準(zhǔn)確性；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，安裝方便，更利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的現(xiàn)代化流水線作業(yè)生產(chǎn)。


圖1是本實(shí)用新型高壓隔離的壓電傳感器結(jié)構(gòu)立體圖；圖2是本實(shí)用新型高壓隔離的壓電傳感器實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型高壓隔離的壓電傳感器實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4和圖5本實(shí)用新型高壓隔離的壓電傳感器實(shí)施例二輸出線連線方式示意圖；圖6是采用了本實(shí)用新型壓電傳感器的磁致伸縮式測(cè)距和液位測(cè)量設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7-1是現(xiàn)有技術(shù)磁致伸縮式測(cè)距和液位測(cè)量設(shè)備中信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊8輸出的信號(hào)包絡(luò)圖；圖7-2是在磁致伸縮式測(cè)距和液位測(cè)量設(shè)備中利用本實(shí)用新型作為信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸出的信號(hào)包絡(luò)圖。
下面是本實(shí)用新型中附圖標(biāo)記的說明1-磁致伸縮線2-輸出線 3-輸出線4-保護(hù)膜5-壓電陶瓷 6-絕緣導(dǎo)線7-電源及信號(hào)導(dǎo)線8-信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊 9-電子單元10-電子單元固定螺釘 11-絕緣護(hù)套外管12-不銹鋼外護(hù)套管13-永磁鐵 14-檔板15-無效干擾信號(hào)16-有效回波信號(hào)具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
現(xiàn)有技術(shù)中，壓電器件直接接觸波導(dǎo)線拾取信號(hào)，壓電器件將會(huì)從波導(dǎo)線上引入很大的高壓脈沖信號(hào)給電子單元，嚴(yán)重影響了信號(hào)的質(zhì)量，使得信號(hào)的鑒別十分困難，加大了后級(jí)電路的處理難度。為了解決上述技術(shù)問題，避免波導(dǎo)線上的高壓大電流信號(hào)對(duì)設(shè)備中電子單元前級(jí)放大處理電路的沖擊。因此，如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型高壓隔離的壓電傳感器的一種技術(shù)方案是，所述壓電器件采用壓電陶瓷5，所述波導(dǎo)線采用磁致伸縮波導(dǎo)線1，即通過所述磁致伸縮波導(dǎo)線1將扭動(dòng)形式的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電脈沖信號(hào)。在所述壓電陶瓷5的表面設(shè)置有一層絕緣膜4，所述絕緣膜4的厚度小于1mm，其形狀尺寸保證能夠完成預(yù)定功能的膜狀材料即可，其功能是在波導(dǎo)線1和壓電器件之間起到電氣的隔離絕緣，并且能傳導(dǎo)波導(dǎo)線1上的機(jī)械扭動(dòng)或震動(dòng)信號(hào)作用至壓電器件，或者是不影響波導(dǎo)線1上的機(jī)械扭動(dòng)或震動(dòng)信號(hào)作用至壓電器件表面，從而保證磁致伸縮波導(dǎo)線1和壓電陶瓷5之間電氣上是完全隔離的，所述壓電陶瓷5的正負(fù)端面上分別焊接有的信號(hào)輸出線2和3，如圖6所示，本實(shí)用新型通過所述兩條輸出線2和3與磁致伸縮式測(cè)距和液位測(cè)量設(shè)備中的電子單元9連接。
如圖3所示，本實(shí)用新型高壓隔離的壓電傳感器的另外一種技術(shù)方案主要是壓電陶瓷5的增強(qiáng)型安裝方式，即，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在所述磁致伸縮波導(dǎo)線1的兩邊壓有包覆絕緣膜4的第一壓電陶瓷5和第二壓電陶瓷5，如圖4所示，所述兩片壓電陶瓷5的輸出線可以采用并聯(lián)方式，并行接線輸出增強(qiáng)了信號(hào)模式轉(zhuǎn)換后輸出的信號(hào)能量，更大程度的增強(qiáng)了信號(hào)的穩(wěn)定型。如圖5所示，所述兩片壓電陶瓷5的輸出線還可以采用串聯(lián)方式，串行接線方式增大了信號(hào)模式轉(zhuǎn)換后輸出的信號(hào)幅度，使得信號(hào)更容易鑒別。
圖6示出了采用本實(shí)用新型壓電傳感器的磁致伸縮式測(cè)距和液位測(cè)量設(shè)備的結(jié)構(gòu)，即，設(shè)備中的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊8采用本實(shí)用新型高壓隔離的壓電傳感器結(jié)構(gòu)，該設(shè)備的工作原理如下設(shè)備中的電子單元9向磁致伸縮波導(dǎo)線1發(fā)出一個(gè)高壓大電流的脈沖信號(hào)，此脈沖信號(hào)通過絕緣導(dǎo)線6和電子單元9構(gòu)成回路，并且脈沖信號(hào)在流經(jīng)永磁鐵13時(shí)，在所述磁致伸縮波導(dǎo)線1上產(chǎn)生扭矩信號(hào)，該扭矩信號(hào)以聲波的速度向兩側(cè)傳導(dǎo)，當(dāng)向電子單元9方向傳導(dǎo)的扭矩信號(hào)到達(dá)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊8，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊8將機(jī)械的扭矩信號(hào)轉(zhuǎn)換為電子的脈沖信號(hào)，而向另一側(cè)傳導(dǎo)的扭矩信號(hào)不做處理，這樣當(dāng)永磁鐵13移動(dòng)時(shí)，扭矩信號(hào)傳導(dǎo)至信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊8之間的時(shí)間就會(huì)不同，從而電子單元9經(jīng)過處理計(jì)算得到永磁鐵13和信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊8之間的實(shí)際距離，并且電子單元9將此距離信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬或數(shù)字的信號(hào)通過電源及信號(hào)導(dǎo)線7輸出，擋板14防止永磁鐵13的移動(dòng)超出測(cè)量范圍。本實(shí)用新型中所述電子單元9是通過電子單元固定螺釘10固定于不銹鋼外護(hù)套管12上面，不銹鋼外護(hù)套管12和絕緣護(hù)套外管11保護(hù)電子單元9、絕緣導(dǎo)線6和磁致伸縮線1，以保證這些部件不與待測(cè)液體或外界其它物體有電氣上的接觸。
如圖7-1是現(xiàn)有技術(shù)磁致伸縮式測(cè)距和液位測(cè)量設(shè)備中信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊8輸出的信號(hào)包絡(luò)圖，即圖6中的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊8為沒有加入保護(hù)膜的傳感器，從圖7-1中明顯可見波導(dǎo)線上高壓脈沖產(chǎn)生的無效干擾信號(hào)15和可用的有效回波信號(hào)16混合在一起，信號(hào)不可取，導(dǎo)致后級(jí)無法處理如圖7-2是在磁致伸縮式測(cè)距和液位測(cè)量設(shè)備中利用本實(shí)用新型作為信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊8輸出的信號(hào)包絡(luò)圖，即圖6中的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊8為加入保護(hù)膜的傳感器，從圖7-2中明顯可見波導(dǎo)線上高壓脈沖產(chǎn)生的無效干擾信號(hào)已經(jīng)消失，而可用的有效回波信號(hào)16清晰可見，后級(jí)電路處理這樣的波形很簡(jiǎn)單。通過上述圖7-1和圖7-2的比較，可以清楚的看出其信號(hào)的穩(wěn)定性和信噪比極強(qiáng)，從而極大的減小了電子單元對(duì)信號(hào)的前級(jí)處理難度，信號(hào)鑒別簡(jiǎn)單方便，提高了儀表的準(zhǔn)確性；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，安裝方便，更利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的現(xiàn)代化流水線作業(yè)生產(chǎn)。
盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高壓隔離的壓電傳感器，包括波導(dǎo)線、壓電器件和輸出線，其特征在于，所述壓電器件表面設(shè)置有一層絕緣膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高壓隔離的壓電傳感器，其特征在于，所述壓電器件為壓電陶瓷，所述波導(dǎo)線為磁致伸縮波導(dǎo)線。
3.一種高壓隔離的壓電傳感器，包括波導(dǎo)線、壓電器件和輸出線，其特征在于，所述的壓電器件包括設(shè)置在所述波導(dǎo)線兩側(cè)的第一壓電器件和第二壓電器件，所述第一壓電器件表面和所述第二壓電器件表面分別設(shè)置有一層絕緣膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述高壓隔離的壓電傳感器，其特征在于，所述壓電器件為壓電陶瓷，所述波導(dǎo)線為磁致伸縮波導(dǎo)線。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述高壓隔離的壓電傳感器，其特征在于，所述第一壓電器件和第二壓電器件的輸出線為串聯(lián)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述高壓隔離的壓電傳感器，其特征在于，所述第一壓電器件和第二壓電器件的輸出線為并聯(lián)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種結(jié)構(gòu)新穎、簡(jiǎn)單，安裝方便，便于流水線生產(chǎn)的高壓隔離的壓電傳感器，用以解決壓電器件和波導(dǎo)線直接接觸時(shí)的電氣隔離，從而從根本上解決了信號(hào)質(zhì)量問題，以提高儀表的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。本實(shí)用新型包括壓電器件和其上的波導(dǎo)線，所述壓電器件的表面設(shè)置有一層絕緣膜。其中，所述壓電器件為壓電陶瓷，所述波導(dǎo)線為磁致伸縮波導(dǎo)線。本實(shí)用新型的另外一種技術(shù)方案是，包括設(shè)置在第一壓電器件和第二壓電器件之間的波導(dǎo)線，所述第一壓電器件表面和所述第二壓電器件表面分別設(shè)置有一層絕緣膜。其中，所述壓電器件為壓電陶瓷，所述波導(dǎo)線為磁致伸縮波導(dǎo)線，所述第一壓電器件和第二壓電器件的輸出線為串聯(lián)連接或并聯(lián)連接。
文檔編號(hào)G01D5/12GK2914037SQ20062002537
公開日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月20日
發(fā)明者李富強(qiáng), 耿八一, 秦旭東 申請(qǐng)人:天津菲特測(cè)控儀器有限公司