專利名稱：振動(dòng)膜式密度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種傳感器，更具體地說是涉及一種用于測(cè)量氣體或液體密度的傳感器，由振動(dòng)子、拾振器、放大器和激振器組成。
現(xiàn)有技術(shù)中，氣體密度測(cè)量通常采用比重瓶法、氣體天平法等方法。由于氣體密度的測(cè)量往往受到溫度、壓力影響，因此在測(cè)定中，除測(cè)定質(zhì)量、體積外，還須精確測(cè)定其溫度與壓力。測(cè)量手段繁瑣、測(cè)試精度不高，同時(shí)，測(cè)試所得的模擬量不易和計(jì)算機(jī)聯(lián)接?，F(xiàn)有一種用于測(cè)量液體密度的振筒式傳感器，由使振筒振動(dòng)的電磁驅(qū)動(dòng)線圈、檢測(cè)出此振動(dòng)的接收線圈以及維持振動(dòng)的放大器組成，其不足之處是制造工藝很難達(dá)到理論要求，特別是振筒壁厚不均勻使得振型不對(duì)稱，振頻嚴(yán)重不穩(wěn)定，不能得到廣泛應(yīng)用。至今，沒有一種以振動(dòng)膜片檢測(cè)氣體密度的頻率型傳感器。
本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種頻率型氣體或液體密度傳感器，由振動(dòng)子、拾振器、放大器和激振器組成，并以振動(dòng)膜片代替振動(dòng)筒式振動(dòng)子。其振型簡單、穩(wěn)定，制造方便，便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)接。
本實(shí)用新型的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型包括振動(dòng)子、激振器、拾振器和放大器。由振動(dòng)子、激振器、拾振器和放大器組成閉環(huán)回路自激振蕩器。
所述的振動(dòng)子采用振動(dòng)膜片，振膜周邊固定在振膜基座上，在其固定周邊和有效振動(dòng)面之間有沖壓成的斜面衰減帶，衰減帶將振膜的有效振動(dòng)面與其固定邊緣隔離，使任何外界因素引起的變化不至影響有效振動(dòng)面和邊界條件W＝0、
＝0。
本實(shí)用新型激振器采用電磁線圈。所述的電磁線圈位于膜片一側(cè)，線圈中心的鐵芯垂直于膜片平面，鐵心端頭正對(duì)膜片中心，線圈接收放大器的輸出信號(hào)。
所述的拾振器采用半導(dǎo)體應(yīng)變片，在與線圈相對(duì)一側(cè)的膜片中心粘貼半導(dǎo)體應(yīng)變片，其應(yīng)變信號(hào)送至放大器輸入端，通過運(yùn)算放大器二級(jí)放大，放大器的輸出信號(hào)由激磁線圈接收。膜片兩側(cè)腔體與被側(cè)介質(zhì)的容器相通，兩側(cè)介質(zhì)壓力相等。
本實(shí)用新型膜片采用彈性合金鋼，經(jīng)沖床沖壓而成，其周邊通過粘貼、擠壓或焊接方式固定在膜片基座上，電磁線圈與鐵芯給膜片以激振力，使膜片以固有頻率振動(dòng)，拾振器敏感此振動(dòng)，并產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)送至放大器，經(jīng)放大反饋給激振線圈，以維持膜片諧振，當(dāng)被側(cè)介質(zhì)密度變化時(shí)，位于被測(cè)介質(zhì)中的膜片質(zhì)量改變，其諧振頻率變化，以此變化的頻率耒反映被測(cè)介質(zhì)密度。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型由于采用彈性膜片為振動(dòng)子，其振型簡單、不易引起振型跳變，工作穩(wěn)定可靠；2.由于設(shè)計(jì)震動(dòng)膜片上的衰減帶，振動(dòng)能被封閉在振動(dòng)圈內(nèi)，使系統(tǒng)品質(zhì)因素Q值得到提高，并且克服了原平膜無法克服的溫漂現(xiàn)象，隔離外界隨機(jī)應(yīng)力和膜片的偶合；3.膜片采用彈性合金鋼材料，沖壓而成，加工方便，批量生產(chǎn)其成本大大低于振筒；4.由于采用半導(dǎo)體應(yīng)變拾振器，拾振方式簡單、體積??；5.本實(shí)用新型為頻率型傳感器，便于和計(jì)算機(jī)聯(lián)接，直接進(jìn)行數(shù)字處理、顯示。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型氣體容器進(jìn)氣接頭示意圖；圖3為本實(shí)用新型激磁電路原理圖。
圖中標(biāo)號(hào)1.振膜有效振動(dòng)面、2.振膜衰減帶、3.振膜固定周邊、4.應(yīng)變片、5.線圈、6.鐵芯、7.線圈骨架、8.壓塊、9.壓蓋、10.膜片基座、11.進(jìn)氣接頭、12.進(jìn)氣管、13.容氣壁。
以下通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例參見圖1，振動(dòng)子為園形或梁式振動(dòng)膜片，在其固定周邊3與有效振動(dòng)面1之間，設(shè)計(jì)有衰減帶2，膜片采用3J52彈性合金鋼經(jīng)沖床沖壓而成，衰減帶2寬度為1.4mm～1.6mm，衰減帶面與振膜固定周邊之間的外夾角為60～80°，振膜厚度為0.1～0.2mm。
膜片的固定采用擠壓方式，將膜片固定周邊3置于膜片基座10與壓塊8之間，壓塊8上的壓蓋9與膜片基座10之間通過螺紋連接，旋緊壓蓋9，膜片便被固定在膜片基座上。激磁線圈5置于膜片一側(cè)，線圈的直流電阻為120Ω，線圈骨架7材料為有機(jī)玻璃，在線圈骨架7中心通孔中，固定有鐵芯6，鐵芯6垂直于膜片平面，鐵芯6端頭正對(duì)膜片中心，距膜片1mm左右。鐵芯6是以螺紋固定，旋動(dòng)鐵芯6便可調(diào)節(jié)膜片與鐵芯之間的距離，以此改變膜片的振動(dòng)幅度。在與線圈相對(duì)一側(cè)膜片中心粘貼半導(dǎo)體應(yīng)變片4。
參見圖3，采用1KΩ的半導(dǎo)體應(yīng)變片作為拾振器，其輸出信號(hào)通過由運(yùn)算放大器G1、G2組成的二級(jí)放大電路(第二級(jí)放大采用自動(dòng)增益控制)，放大的輸出信號(hào)由激磁線圈L接收，在激磁線圈5及鐵芯6中產(chǎn)生激振信號(hào)，維持膜片振動(dòng)。激磁線圈采用雙線并繞，其中一組為傳感器的信號(hào)輸出端，其輸出的方波信號(hào)作為后級(jí)數(shù)字顯示儀表的輸入信號(hào)，也可直接與計(jì)算機(jī)聯(lián)接。
參見圖2，本實(shí)用新型被測(cè)氣體容器進(jìn)氣接頭11為三通式，其進(jìn)氣管12平行于膜片平面，以避免被測(cè)氣體對(duì)膜片的沖擊，進(jìn)氣接頭11與容器壁13之間的接觸面成喇叭口狀，容器進(jìn)氣口的喇叭口朝向容器內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)容器中氣體的密封。
本實(shí)用新型也可用于液體密度的測(cè)量，還可通過測(cè)量密度間接測(cè)量介質(zhì)的壓力。
權(quán)利要求1.一種測(cè)量氣體、液體密度的振動(dòng)膜式密度傳感器，由振動(dòng)子、拾振器、放大器和激振器組成閉環(huán)回路自激振蕩器，其放大器接收拾振器輸出信號(hào)，由運(yùn)算放大器G1、G2二級(jí)放大，放大器信號(hào)輸出端與激振器相連接，特征在于a.所述的振動(dòng)子為振動(dòng)膜片，振膜周邊(3)固定在膜片基座(10)上，在其固定周邊(3)與有效振動(dòng)面(1)之間有斜面衰減帶(2)；b.所述的拾振器為半導(dǎo)體應(yīng)變片；c.所述的激振器采用電磁線圈；d.電磁線圈(5)位于膜片一側(cè)，在線圈骨架(7)中心通孔中，以螺紋固定鐵芯(6)，鐵芯(6)垂直于膜片平面，鐵芯(6)端頭正對(duì)膜片中心，在與線圈(5)相對(duì)一側(cè)的膜片中心粘貼半導(dǎo)體應(yīng)變片，膜片兩側(cè)腔體與被測(cè)介質(zhì)容器相通。
2.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)膜式密度傳感器，其特征在于所述的振動(dòng)膜片采用3J52彈性合金鋼沖壓而成，衰減帶(2)寬度為1.4～1.6mm，振膜厚度為0.1～0.2mm，衰減帶(2)斜面與振膜周邊(3)之間的外夾角為60～80°。
3.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)膜式密度傳感器，其特征在于所述的振膜周邊(3)置于壓塊(8)與振膜基座(10)之間，壓蓋(9)與膜片基座(10)之間以螺紋連接。
4.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)膜式密度傳感器，其特征在于被測(cè)氣體容器進(jìn)氣接頭(11)為三通式，其進(jìn)氣管(12)平行與膜片平面。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量氣體或液體密度的振動(dòng)膜式密度傳感器，由振動(dòng)子、拾振器、放大器和激振器組成，其特征在于所述的振動(dòng)子為振動(dòng)膜片，并在膜片固定周邊與有效振動(dòng)面之間有斜面衰減帶。本實(shí)用新型為頻率型密度傳感器，便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)接，其制作簡便、加工精度無特殊要求，成本大大低于振動(dòng)筒，并且克服了原平膜無法克服的溫漂現(xiàn)象和外界應(yīng)力干擾，適于批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G01N9/24GK2056249SQ89217849
公開日1990年4月18日 申請(qǐng)日期1989年10月9日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月9日
發(fā)明者王蔭槐, 譚敏, 胡敏, 賈育, 周利民 申請(qǐng)人:王蔭槐, 譚敏, 胡敏, 賈育, 周利民