專利名稱：電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種質(zhì)量傳感器，特別是涉及一種采用電磁式的諧振筒質(zhì)量傳感器。
背景技術(shù)：
質(zhì)量的測量是一種重要的工作，已有不少相關(guān)的產(chǎn)品和報道。
日本礙子株式會社在公開號為CN1243573的發(fā)明專利申請中提供一種質(zhì)量傳感器，在一個傳感片的至少一個片表面的至少一部分上設(shè)置有一個壓電元件，至少一個片狀膜片的一個側(cè)面與傳感片的一個側(cè)面相連，使得膜片的片表面垂直于傳感片的片表面，傳感片的另一側(cè)面與一個傳感器基體相連，傳感片、膜片和壓電元件組成一個共振部分。
日本礙子株式會社在公開號為CN1250156的發(fā)明專利申請中提供一種質(zhì)量傳感器，包括一個連接平板，其上具有一個或多個切口和/或開口區(qū)，和/或其上具有薄壁區(qū)域和厚壁區(qū)域；一個膜片，在側(cè)面與連接平板彼此相連；一個傳感平板，在傳感平板的至少一個表面上的至少一部分上提供有壓電元件，在與膜片和連接平板的連接方向垂直的方向上傳感平板的側(cè)面與連接平板的相對方彼此相連；一個傳感器基片，與連接平板以及傳感平板的側(cè)面的至少一部分相連；其中膜片，連接平板，傳感平板和壓電元件形成諧振區(qū)。
日本礙子株式會社在公開號為CN1253621的發(fā)明專利申請中提供一種雙頭質(zhì)量傳感器，一個第一連接片在對應(yīng)的側(cè)邊與一個第一膜片相連，一個第二連接片在對應(yīng)的側(cè)邊與一個第二膜片相連，沿與各個連接片與各個膜片的連接方向垂直的方向跨接在第一連接片與第二連接片之間的一個諧振部分至少在第一連接片和第二連接片的側(cè)邊的一部分上與一個傳感器基板相連，諧振部分包括第一連接片、第二連接片、第一膜片、第二膜片和一個第一傳感片以及設(shè)置在第一傳感片的至少一個平面表面上的一個主元件。
中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所在公開號為CN1755361的發(fā)明專利申請中提供一種基于彈性質(zhì)量系統(tǒng)的質(zhì)量傳感器，一個空心錐形管的錐底端固定在框架上，錐尖端固定一個濾膜，其錐形管的頸部兩側(cè)安裝有二塊磁鋼。
眾所周知，振動筒傳感器最早起源于英國，用于測量流體壓力和密度。它是利用振動筒的固有振動頻率進(jìn)行測量的，在激振力的作用下，振動筒以其固有振動頻率振動，當(dāng)被測壓力或密度發(fā)生變化時，振動筒的應(yīng)力隨之改變，其諧振頻率也會發(fā)生變化。檢測元件將振動筒的振動頻率檢測輸出。目前國內(nèi)外還未見有關(guān)振動筒傳感器用于測量質(zhì)量的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用電磁式諧振筒的測量質(zhì)量的傳感器。
本發(fā)明設(shè)有測量筒、參考筒和底座，測量筒和參考筒設(shè)于底座上。
測量筒設(shè)有測量振動筒、測量套環(huán)、測量激振與拾振元件、測量保護(hù)罩、測量接線端子，測量振動筒與測量套環(huán)固定連接，測量保護(hù)罩與測量套環(huán)連接；測量激振與拾振元件固定在圓柱內(nèi)，作為一個整體安裝在測量振動筒的內(nèi)腔中，測量激振與拾振元件的電極通過導(dǎo)線與測量接線端子連接，測量接線端子與測量套環(huán)保持絕緣。測量激振與拾振元件用于測量振動激勵和檢測，測量激振與拾振元件為由軟磁體材料的鐵芯和線圈構(gòu)成的電磁元件。
參考筒設(shè)有參考振動筒、參考套環(huán)、參考激振與拾振元件、參考保護(hù)罩和參考接線端子，參考振動筒與參考套環(huán)固定連接，參考保護(hù)罩與參考套環(huán)連接；參考激振與拾振元件固定在圓柱內(nèi)，作為一個整體安裝在參考振動筒的內(nèi)腔中，參考激振與拾振元件的電極通過導(dǎo)線與參考接線端子連接，參考接線端子與參考套環(huán)保持絕緣。參考激振與拾振元件用于參考振動激勵和檢測，參考激振與拾振元件為由軟磁體材料的鐵芯和線圈構(gòu)成的電磁元件。
測量振動筒與測量套環(huán)最好以焊接形式固定連接，測量保護(hù)罩與測量套環(huán)最好以螺紋形式連接，防止測量振動筒因外部因素而受損。測量激振與拾振元件通過環(huán)氧樹脂固定架與法蘭固定在一起，測量激振與拾振元件的線圈以錫焊形式與測量接線端子連接，用環(huán)氧樹脂將接線端子與測量套環(huán)保持絕緣。參考振動筒與參考套環(huán)最好以焊接形式固定連接，參考保護(hù)罩與參考套環(huán)最好以螺紋形式連接，防止參考振動筒因外部因素而受損。參考激振與拾振元件通過環(huán)氧樹脂固定架與法蘭固定在一起，參考激振與拾振元件的線圈以錫焊形式與參考接線端子連接，用環(huán)氧樹脂將接線端子與參考套環(huán)保持絕緣。
在測量振動筒上可設(shè)通氣口，測量振動筒內(nèi)腔經(jīng)過通氣口與外部大氣連通，在參考振動筒上可設(shè)通氣口，參考振動筒內(nèi)腔經(jīng)過通氣口與外部大氣連通。
使用時，可將吸附膜或被測物質(zhì)通過涂敷、電鍍、濺射等方式附著在測量振動筒工作壁的外表面上，具體位置可以根據(jù)情況附著在測量振動筒工作壁的上、中、下部或全部表面。吸附膜的形狀可以是一個或幾個環(huán)狀，也可以是一個或幾個塊狀。整個測量振動筒通過螺釘固定在底座上。
在底座上的測量筒一側(cè)設(shè)參考筒，其目的是為了補償周圍環(huán)境等因素的影響，提高測量精度和抗干擾性，形成測量與參考雙振動筒結(jié)構(gòu)的質(zhì)量傳感器，參考筒用螺釘固定在底座上。
在測量時，取下測量筒和參考筒的保護(hù)罩，將吸附膜或被測物質(zhì)直接附著在測量振動筒工作壁的外表面上。通過檢測測量振動筒的諧振頻率信號，測出物質(zhì)的質(zhì)量和粘彈動力特性。
本發(fā)明是在公知的振動筒壓力傳感器的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的。電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器依然采用固定懸臂式振動筒，將吸附被測物質(zhì)的吸附膜附著在測量振動筒工作壁的外表面上，或者將被測物質(zhì)直接附著在測量振動筒工作壁的表面上。鐵芯和線圈構(gòu)成的測量激勵振動和檢測振動的元件，用環(huán)氧樹脂固化在一起呈圓柱狀，激振元件位置對應(yīng)在測量振動筒的應(yīng)力最大位置，激振元件通電后產(chǎn)生的電磁力使測量振動筒振動，通過振動筒與拾振元件耦合，拾振元件檢測測量振動筒的頻率，經(jīng)運放組成一個正反饋電路，使測量振動筒工作在諧振頻率上。
在測量物質(zhì)的質(zhì)量時，當(dāng)吸附膜吸附了被測物質(zhì)(或振動筒表面附著上被測物質(zhì))后，測量振動筒的諧振頻率發(fā)生變化，所以可以通過檢測測量振動筒的諧振頻率的變化量，測量出吸附膜吸附的質(zhì)量大小。
由于測量振動筒的諧振頻率除了與吸附膜有關(guān)外，還受到周圍介質(zhì)、環(huán)境等因素影響，因此本發(fā)明增加了一個參考筒用來補償周圍環(huán)境等因素的影響，提高測量精度和抗干擾性。參考筒的參考振動筒表面沒有吸附膜，也不附著被測物質(zhì)。


圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3為吸附膜或被測物質(zhì)設(shè)于測量振動筒外筒壁的示意圖。在圖3中，a為測量振動筒工作壁的上部，b為測量振動筒工作壁的中部，c為測量振動筒工作壁的下部，d為測量振動筒工作壁的全部。
具體實施例方式
如圖1～3所示，本發(fā)明設(shè)有測量筒A、參考筒B和底座6，測量筒A和參考筒B設(shè)于底座6上。測量筒A由測量振動筒8、測量套環(huán)10、測量保護(hù)罩9、圓柱形環(huán)氧樹脂固定架2、法蘭5、測量激振與拾振元件7和測量接線端子3組成，測量振動筒8內(nèi)腔經(jīng)過通氣口4與外部大氣連通。測量振動筒8與測量套環(huán)10以焊接形式固定連接，測量保護(hù)罩9與測量套環(huán)10以螺紋形式連接，防止測量振動筒因外部因素而受損。測量激振與拾振元件7，用圓柱形環(huán)氧樹脂固定架2與法蘭5固定在一起，線圈導(dǎo)線以錫焊形式與測量接線端子3連接，用環(huán)氧樹脂將接線端子3與測量套環(huán)10保持絕緣。吸附膜或被測物質(zhì)1可以通過涂敷、電鍍、濺射等方式附著在測量振動筒工作壁的表面上，具體位置可以根據(jù)情況附著在測量振動筒工作壁的上、中、下部或全部表面。吸附膜的形狀可以是一個或幾個環(huán)狀，也可以是一個或幾個塊狀。整個測量振動筒通過螺釘固定在底座6上。
參考筒B的結(jié)構(gòu)與測量筒A完全相同。參考筒B設(shè)有參考振動筒18、參考套環(huán)20、參考振動激勵和檢測的壓電元件17(簡稱為激振與拾振元件)、參考保護(hù)罩19、圓柱形環(huán)氧樹脂固定架12、法蘭15和參考接線端子13，參考振動筒18上設(shè)通氣口14，參考振動筒18內(nèi)腔經(jīng)過通氣口14與外部大氣連通，參考振動筒18與參考套環(huán)20固定連接，參考保護(hù)罩19與參考套環(huán)20連接。參考激振與拾振元件17設(shè)在參考振動筒18工作壁表面上，參考激振與拾振元件17的電極通過導(dǎo)線與參考接線端子13連接，參考接線端子13與參考套環(huán)20保持絕緣。
在測量時，取下測量筒A的測量保護(hù)罩9和參考筒B的參考保護(hù)罩19，將吸附膜或被測物質(zhì)1直接附著在測量振動筒工作壁的外表面上(參見圖3)。通過檢測測量振動筒的諧振頻率信號測出物質(zhì)的質(zhì)量和粘彈動力特性。
權(quán)利要求
1.電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于設(shè)有測量筒、參考筒和底座，測量筒和參考筒設(shè)于底座上；測量筒設(shè)有測量振動筒、測量套環(huán)、測量激振與拾振元件、測量保護(hù)罩、測量接線端子，測量振動筒與測量套環(huán)固定連接，測量保護(hù)罩與測量套環(huán)連接；測量激振與拾振元件固定在圓柱內(nèi)，作為一個整體安裝在測量振動筒的內(nèi)腔中，測量激振與拾振元件的電極通過導(dǎo)線與測量接線端子連接，測量接線端子與測量套環(huán)保持絕緣；參考筒設(shè)有參考振動筒、參考套環(huán)、參考激振與拾振元件、參考保護(hù)罩和參考接線端子，參考振動筒與參考套環(huán)固定連接，參考保護(hù)罩與參考套環(huán)連接；參考激振與拾振元件固定在圓柱內(nèi)，作為一個整體安裝在參考振動筒的內(nèi)腔中，參考激振與拾振元件的電極通過導(dǎo)線與參考接線端子連接，參考接線端子與參考套環(huán)保持絕緣。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于測量振動筒與測量套環(huán)以焊接形式固定連接。
3.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于測量保護(hù)罩與測量套環(huán)以螺紋形式連接。
4.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于測量激振與拾振元件通過環(huán)氧樹脂固定架與法蘭固定在一起，測量激振與拾振元件的線圈以錫焊形式與測量接線端子連接，用環(huán)氧樹脂將接線端子與測量套環(huán)保持絕緣。
5.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于參考振動筒與參考套環(huán)以焊接形式固定連接。
6.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于參考保護(hù)罩與參考套環(huán)以螺紋形式連接。
7.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于參考激振與拾振元件通過環(huán)氧樹脂固定架與法蘭固定在一起，參考激振與拾振元件的線圈以錫焊形式與參考接線端子連接，用環(huán)氧樹脂將接線端子與參考套環(huán)保持絕緣。
8.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于在測量振動筒上設(shè)通氣口，測量振動筒內(nèi)腔經(jīng)過通氣口與外部大氣連通，在參考振動筒上設(shè)通氣口，參考振動筒內(nèi)腔經(jīng)過通氣口與外部大氣連通。
9.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于測量激振與拾振元件為由軟磁體材料的鐵芯和線圈構(gòu)成的電磁元件。
10.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于參考激振與拾振元件為由軟磁體材料的鐵芯和線圈構(gòu)成的電磁元件。
全文摘要
電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，涉及一種質(zhì)量傳感器。提供一種采用電磁式諧振筒的測量質(zhì)量的傳感器。設(shè)有測量筒、參考筒和底座，測量筒和參考筒設(shè)于底座上；測量筒設(shè)測量振動筒、測量套環(huán)、測量激振與拾振元件、測量保護(hù)罩、測量接線端子，測量振動筒接測量套環(huán)，測量保護(hù)罩接測量套環(huán)，測量激振與拾振元件固定在圓柱內(nèi)并安裝在測量振動筒的內(nèi)腔中，測量激振與拾振元件的電極通過導(dǎo)線接測量接線端子；參考筒設(shè)有參考振動筒、參考套環(huán)、參考激振與拾振元件、參考保護(hù)罩和參考接線端子，參考振動筒接參考套環(huán)，參考保護(hù)罩接參考套環(huán)；參考激振與拾振元件固定在圓柱內(nèi)并安裝在參考振動筒的內(nèi)腔中，參考激振與拾振元件的電極通過導(dǎo)線接參考接線端子。
文檔編號G01G19/00GK101034000SQ200710008740
公開日2007年9月12日 申請日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者林輝, 李欣偉, 蘇麗芳 申請人:廈門大學(xué)