專利名稱：非晶合金流量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于流體速度與流量的測(cè)量的傳感、磁電和信號(hào)處理領(lǐng)域，具體是一種非晶合金流量傳感器。
背景技術(shù)：
對(duì)工流質(zhì)的準(zhǔn)確的測(cè)量與監(jiān)控也一直所被人們所關(guān)注，因此市場(chǎng)上出現(xiàn)了不少各式各樣的流量計(jì)，他們實(shí)現(xiàn)測(cè)量所使用的方法手段各不相同，有用機(jī)械的方法直接測(cè)量的，有用物理的方法進(jìn)行測(cè)量的，也有利用化學(xué)或光學(xué)等方法實(shí)現(xiàn)測(cè)量的，但無論用何種方法實(shí)現(xiàn)的測(cè)量都由于此種方法本身的特點(diǎn)，而限制了其應(yīng)用的領(lǐng)域；此外，工流質(zhì)的類型也很多，有氣體的，有液體的，有液固混合的，有液氣混合的，甚至還有多相混合的多相流，所以目前沒有，將來也很難出現(xiàn)一種通用于所有場(chǎng)合的流量測(cè)量設(shè)備。現(xiàn)在市場(chǎng)上，尤其是國內(nèi)市場(chǎng)上使用較多的多數(shù)為轉(zhuǎn)子式流量計(jì)，此種流量計(jì)，一方面是做成完全機(jī)械式的，無法與微機(jī)連接，無法直接顯示流量數(shù)值；另外一方面，這幾年國內(nèi)也出現(xiàn)了不少直接數(shù)字電子顯示的，但跟同類國外的產(chǎn)品相比，都存在壽命不長，數(shù)值穩(wěn)定性不好，精度或靈敏度不高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的流量計(jì)壽命不長、靈敏度不高等缺陷，提供一種非晶合金流量傳感器，在原有機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，使用本發(fā)明傳感探頭，利用該探頭不僅能很靈敏地測(cè)出微弱的信號(hào)，而且信號(hào)波形相對(duì)穩(wěn)定和簡(jiǎn)單，能方便地對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，并通過設(shè)計(jì)的電路直接數(shù)字式顯示或與微機(jī)連接，直接對(duì)所測(cè)量到的流量進(jìn)行控制。
本發(fā)明的非晶合金流量傳感器，包括套筒及其上方的套筒蓋、傳感探頭、殼體、前導(dǎo)流支架、后導(dǎo)流支架、轉(zhuǎn)子、軸承，各部件的結(jié)構(gòu)如下傳感探頭密封在套筒及其上方的套筒蓋內(nèi)，套筒和套筒蓋固定于殼體的上方；殼體為一圓形空心管道，其兩端分別安裝有前導(dǎo)流支架、后導(dǎo)流支架，前導(dǎo)流支架和后導(dǎo)流支架設(shè)有安裝轉(zhuǎn)子的軸承的凹坑。
所述套筒和套筒蓋成圓筒形，可以用螺絲封緊。
傳感探頭的信號(hào)輸出線可以從套筒蓋上放的小孔洞引出；套筒和套筒蓋可以以螺紋的方式固定于殼體的中間上方；殼體內(nèi)的左端開有臺(tái)階用于固定前導(dǎo)流支架，右端開有螺紋跟固定螺栓配合以鎖緊后導(dǎo)流支架。
前導(dǎo)流支架和后導(dǎo)流支架可以為三腳支架，它們與流體迎面接觸的部分均以圓弧過渡，支架內(nèi)側(cè)均開有用于安放軸承的凹坑，其大小與所選軸承匹配。
軸承選用的是不銹鋼材料所做成的角接觸儀表軸承，軸承與支架間采用過盈配合。
轉(zhuǎn)子可以根據(jù)其具體的應(yīng)用場(chǎng)合和靈敏度要求的不同做成不同的形狀，如丁字形，直板形，螺旋形；同時(shí)也根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)合和探頭的結(jié)構(gòu)不同可以做成導(dǎo)磁的或不導(dǎo)磁的，某些情況下可以把直接磁鐵鑲?cè)氲饺~片中。
轉(zhuǎn)子葉片為一螺旋型葉片結(jié)構(gòu)，其葉片間的重合度為1.1-1.2，由左右兩軸承支撐和固定，葉片與軸承間采用過盈配合。
殼體內(nèi)部各零件按照從右向左的順序逐個(gè)安裝，最后由右端的螺栓固定鎖緊。
所述傳感探頭由線圈、非晶鐵芯、永磁體構(gòu)成，線圈以螺旋的方式繞在非晶鐵芯外圓周上，永磁體置于非晶鐵芯和線圈上方，最后整體用蠟封緊，以防損壞。
所述永磁體采用的是釹鐵硼強(qiáng)磁，呈扁圓形；非晶鐵芯由鐵基非晶軟糍合金經(jīng)微晶化處理后層片疊加而成，整體外形為一小長方體；線圈為1.1mm的細(xì)銅絲，圈數(shù)按照設(shè)計(jì)要求可以從幾百圈到上千圈。
外殼內(nèi)側(cè)形成的管道、轉(zhuǎn)子、軸承、支架直接跟被測(cè)流體直接接觸，流體以一定的速度從管道內(nèi)流過，支架分前后兩個(gè)支架，均按照有益于流體流動(dòng)的流線設(shè)計(jì)，其作用主要是對(duì)中間的轉(zhuǎn)子起到支撐和定位作用，同時(shí)也對(duì)流體有一定的導(dǎo)流和定向作用，讓流體更好地流過轉(zhuǎn)子。
通過支架和管道的導(dǎo)流，流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子受力發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)子葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的速度與流體的流量符合以下關(guān)系n＝K(Q-q)式中，n為葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，K為儀表系數(shù)，Q為實(shí)際流體流量，q為啟動(dòng)流量。
在轉(zhuǎn)子的上方有用非晶材料所制作成的傳感探頭，因?yàn)榉蔷Р牧系奶匦詻Q定了它有很好的導(dǎo)磁性能，再在非晶的外面繞上一定數(shù)量的線圈，在下方轉(zhuǎn)子發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，便會(huì)對(duì)探頭中的磁場(chǎng)產(chǎn)生干擾，由于受到干擾，探頭便會(huì)隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的情況感應(yīng)出一定波形的信號(hào)，此信號(hào)能真實(shí)地反映轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，也即是流體流動(dòng)的情況。
此傳感探頭很重要的幾個(gè)特點(diǎn)是靈敏和無源，即不需要外加電源，直接感應(yīng)出信號(hào)，該信號(hào)通過一定的信號(hào)處理系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行濾波、放大、再次濾波、整形、數(shù)模轉(zhuǎn)換，再把得到的數(shù)字信號(hào)通過芯片進(jìn)行記錄處理和計(jì)算，并通過顯示系統(tǒng)，最終把傳感計(jì)算出來的結(jié)果以數(shù)字的形式顯示給使用人員以便讀取，同時(shí)也可以通過數(shù)據(jù)接口，把信號(hào)直接輸入微機(jī)與電腦直接連接，在計(jì)算機(jī)中對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和計(jì)算，此外還可以根據(jù)實(shí)際的需要，對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)，即根據(jù)計(jì)算處理的結(jié)果，通過比較或設(shè)定的方式，反過來對(duì)流體的流量進(jìn)行實(shí)時(shí)的自動(dòng)控制。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，測(cè)量的靈敏度高，傳感探頭時(shí)無源的，不需要外加電源，便能自動(dòng)感應(yīng)出信號(hào)，而且可以直接讀取實(shí)測(cè)結(jié)果，同時(shí)可以針對(duì)具體的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)該器件進(jìn)行二次開發(fā)，對(duì)流體進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控；此外還可以把傳感的信號(hào)直接輸入微機(jī)，配合其他器件組成一個(gè)綜合的系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中的傳感探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖1的裝置中傳感探頭的信號(hào)輸出線連接的信號(hào)處理與結(jié)果顯示的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，傳感探頭1密封在套筒及其上方的套筒蓋7內(nèi)，套筒和套筒蓋7固定于殼體2的上方；殼體2為一圓形空心管道，其兩端分別安裝有前導(dǎo)流支架4、后導(dǎo)流支架3，前導(dǎo)流支架4和后導(dǎo)流支架3設(shè)有安裝轉(zhuǎn)子6的軸承5的凹坑。
后導(dǎo)流支架3和前導(dǎo)流支架4主要起到導(dǎo)流和對(duì)葉片起到支撐作用，均用非導(dǎo)磁性材料制作，流體從前支架往后支架流動(dòng)，如果前后支架做成對(duì)稱時(shí)，可以就無需考慮方向性；角接觸軸承5和轉(zhuǎn)子葉片6是主要受力部件，根據(jù)實(shí)際情況和精度靈敏度的要求，其形狀可以做成螺旋形或丁字形等形狀，其材料也根據(jù)探頭的結(jié)構(gòu)可以用導(dǎo)磁性較好的材料來做，也可用不導(dǎo)磁的材料制作。
在圖2中，所述傳感探頭由線圈1-2、非晶鐵芯、永磁體1-1構(gòu)成，線圈1-2以螺旋的方式繞在非晶鐵芯1-3外圓周上，a、b是線圈的兩個(gè)端點(diǎn)，永磁體1-1置于非晶鐵芯1-3和線圈1-2上方，最后整體用蠟封緊，以防損壞。
永磁體采用釹鐵硼強(qiáng)磁，因?yàn)榇朔N材料磁場(chǎng)強(qiáng)度很高，所以體積可以很小，但如果采用的是葉片上放磁鐵的話，此永磁體可以去掉；線圈1-2選的直徑越小越好，那么在同樣體積下，可以繞的匝數(shù)九越多，所得到信號(hào)就越強(qiáng)；非晶鐵芯1-3所用的材料是導(dǎo)磁性能非常好的非晶納米晶軟磁材料，可以使棒狀的也可以是多層片狀疊加而成。
在圖3中，信號(hào)處理部分電路8對(duì)來自傳感探頭的信號(hào)進(jìn)行放大，濾波和整形，輸出方波數(shù)字信號(hào)；cup計(jì)算電路9實(shí)現(xiàn)頻率記錄、流量之間的換算和傳送顯示數(shù)據(jù)；顯示部分電路10顯示結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種非晶合金流量傳感器，其特征在于包括套筒及其上方的套筒蓋、傳感探頭、殼體、前導(dǎo)流支架、后導(dǎo)流支架、轉(zhuǎn)子、軸承，傳感探頭密封在套筒及其上方的套筒蓋內(nèi)，套筒和套筒蓋固定于殼體的上方；殼體為一圓形空心管道，其兩端分別安裝有前導(dǎo)流支架、后導(dǎo)流支架，前導(dǎo)流支架和后導(dǎo)流支架設(shè)有安裝轉(zhuǎn)子的軸承的凹坑；所述傳感探頭由線圈、非晶鐵芯、永磁體構(gòu)成，線圈以螺旋的方式繞在非晶鐵芯外圓周上，永磁體置于非晶鐵芯和線圈上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶合金流量傳感器，其特征在于前導(dǎo)流支架和后導(dǎo)流支架為三腳支架，它們與流體迎面接觸的部分均以圓弧過渡，支架內(nèi)側(cè)均開有用于安放軸承的凹坑，其大小與所選軸承匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非晶合金流量傳感器，其特征在于轉(zhuǎn)子呈丁字形，直板形或螺旋形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非晶合金流量傳感器，其特征在于轉(zhuǎn)子葉片為一螺旋型葉片結(jié)構(gòu)，其葉片間的重合度為1.1-1.2，由左右兩軸承支撐和固定，葉片與軸承間采用過盈配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非晶合金流量傳感器，其特征在于所述永磁體是呈扁圓形的釹鐵硼強(qiáng)磁。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非晶合金流量傳感器，其特征在于所述非晶鐵芯是由鐵基非晶軟糍合金經(jīng)微晶化處理后層片疊加而成的長方體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非晶合金流量傳感器，包括套筒及其上方的套筒蓋、傳感探頭、殼體、前導(dǎo)流支架、后導(dǎo)流支架、轉(zhuǎn)子、軸承，傳感探頭密封在套筒及其上方的套筒蓋內(nèi)，套筒和套筒蓋固定于殼體的上方；殼體為一圓形空心管道，其兩端分別安裝有前導(dǎo)流支架、后導(dǎo)流支架，前導(dǎo)流支架和后導(dǎo)流支架設(shè)有安裝轉(zhuǎn)子的軸承的凹坑；所述傳感探頭由線圈、非晶鐵芯、永磁體構(gòu)成，線圈以螺旋的方式繞在非晶鐵芯外圓周上，永磁體置于非晶鐵芯和線圈上方。本發(fā)明不僅能很靈敏地測(cè)出微弱的信號(hào)，而且信號(hào)波形相對(duì)穩(wěn)定和簡(jiǎn)單，能方便地對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，并通過設(shè)計(jì)的電路直接數(shù)字式顯示或與微機(jī)連接，直接對(duì)所測(cè)量到的流量進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)G01F1/075GK1952606SQ20061012338
公開日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2006年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月7日
發(fā)明者曾德長, 廖偉強(qiáng), 鐘喜春, 張亞輝, 邱萬奇 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)