專利名稱：電容式探頭渦街流量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用來(lái)測(cè)量管道內(nèi)液體、氣體和蒸汽等介質(zhì)流量的傳感器。
利用卡門渦街原理制成的渦街流量傳感器，具有其它類型流量傳感器所不能同時(shí)兼有的許多優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越被人們所關(guān)注，渦街流量傳感器問(wèn)世以來(lái)，人們對(duì)它的檢測(cè)方式及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了不懈的努力和研究，使它在測(cè)量管道流體流量的廣闊領(lǐng)域中發(fā)揮出前所未有的作用。而目前用來(lái)檢測(cè)流體分離出旋渦的頻率大多采用壓電式機(jī)電變換方式，由于壓電陶瓷元件是一種力敏元件，容易受到除旋渦作用力以外的各種震動(dòng)力的干擾影響，使其安裝和使用受到種種限制，在高溫使用方面，由于受壓電陶瓷元件溫度指標(biāo)的限制，被測(cè)介質(zhì)溫度不超過(guò)300℃，不能進(jìn)行高溫檢測(cè)。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有流量傳感器對(duì)抗震和高溫高壓測(cè)量存在的不足，提出一種電容式探頭渦街流量傳感器。
本實(shí)用新型目的是這樣實(shí)現(xiàn)的將三角柱型旋渦發(fā)生體1垂直固定于傳感器管狀殼體4內(nèi)中軸線上，其固定方式用焊接，也可用緊固件緊固。當(dāng)流體流過(guò)時(shí)，在其后產(chǎn)生卡門渦街。在旋渦發(fā)生體1后(相對(duì)流體流動(dòng)方向)相隔一定距離平行對(duì)稱懸臂式固定一個(gè)圓筒探頭2，圓筒探頭2中心至三角柱型旋渦發(fā)生體1后表面距離為管狀殼體4內(nèi)徑的(0.1～0.35)倍，圓筒探頭2外徑為Φ8～Φ20mm，在圓筒探頭2內(nèi)腔順裝用電極支架2B(見(jiàn)附圖2)固裝的兩個(gè)金屬固定電極2C1、2C2(見(jiàn)附圖3)，與探頭筒壁2A形成差動(dòng)電容變換檢測(cè)方式。圓筒探頭2外套有保護(hù)管3，用來(lái)防止管流對(duì)圓筒探頭2的沖擊，圓筒探頭2和保護(hù)管3通過(guò)座圈5和壓板6用若干個(gè)沿圓周分布的螺釘8壓緊在傳感器殼體4上部平面12上，在平面12上用若干沿圓周分布的螺釘9固定支桿座7，支桿座7上固接支桿10，支桿10上支撐一個(gè)電容信號(hào)處理電路的殼體11，每個(gè)電容電極通過(guò)一根屏蔽電纜與安裝在殼體11內(nèi)的電容信號(hào)處理電路電連接。殼體11內(nèi)的電容信號(hào)處理電路主要由差動(dòng)放大器、濾波器、電壓(V)/頻率(F)轉(zhuǎn)換器、信號(hào)耦合器、信號(hào)放大電路及脈沖輸出電路組成。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)闡述本實(shí)用新型探頭原理結(jié)構(gòu)探頭筒壁2A為差動(dòng)電容變換器的動(dòng)電極，由于卡門渦街的產(chǎn)生，在旋渦發(fā)生體1后部?jī)蓚?cè)產(chǎn)生壓力脈動(dòng)，致使探頭筒壁2A感受到一個(gè)交變力的作用，在此交變力的作用下，探頭筒壁2A便產(chǎn)生脈動(dòng)，其脈動(dòng)頻率與旋渦分離頻率成正比。兩個(gè)金屬電極2C1、2C2為固定電極，金屬固定電極2C1、2C2由電極支架2B所帶的高絕緣套2C固裝，其電極支架2B由直徑不同的三段組成，2B1段直徑與探頭筒2A緊密配合，起整個(gè)支架定位的作用，2B2段直徑為三段中最小的過(guò)渡部分，2B3段帶上高絕緣套2C，絕緣套2C外裝或涂以金屬膜固定電級(jí)2C1、2C2與探頭筒2A內(nèi)壁間留有小間隙。本實(shí)用新型工作原理是當(dāng)流體以一定速度流過(guò)時(shí)，在旋渦發(fā)生體1后便產(chǎn)生卡門渦街，兩側(cè)產(chǎn)生壓力脈動(dòng)，致使懸臂式安裝在旋渦發(fā)生體1后的探頭筒壁2A感受到一個(gè)交變力的作用而脈動(dòng)，這樣，順裝在筒壁2A內(nèi)的兩個(gè)固定電極2C1、2C2與筒壁2A間便形成差動(dòng)式電容變換器，檢測(cè)差動(dòng)式電容的變化頻率即得出旋渦的分離頻率，采用對(duì)差動(dòng)電容充、放電的形式采集信號(hào)變化量，進(jìn)行放大，轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了流量檢測(cè)的目的。
本實(shí)用新型具有靈敏度高，抗震性能好，范圍度大，測(cè)量下限低，精確度高，可以測(cè)量400℃高溫流體的流量等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。


圖1為本實(shí)用新型縱剖視圖圖2為本實(shí)用新型中探頭原理結(jié)構(gòu)圖圖3為本實(shí)用新型探頭剖視圖圖4為本實(shí)用新型電路原理方框圖實(shí)施例本實(shí)用新型管狀殼體內(nèi)徑為Φ150mm，外徑為Φ174mm，上表面臺(tái)為Φ75mm，三角柱型旋渦發(fā)生體迎流面寬度為42mm，探頭外徑為Φ14mm，總長(zhǎng)度為78mm，伸出殼體內(nèi)長(zhǎng)度為45mm。電極及支架總長(zhǎng)為68mm。
權(quán)利要求1．一種電容式探頭渦街流量傳感器，其特征在于一個(gè)焊接固定的三角柱型或方柱型旋渦發(fā)生體[1]垂直于傳感器管狀殼體[4]軸線，用來(lái)產(chǎn)生卡門渦，在旋渦發(fā)生體[1]后(相對(duì)流體流動(dòng)方向)相隔一定距離平行對(duì)稱懸臂式固定一個(gè)圓筒探頭[2]，在探頭[2]內(nèi)腔順裝用電極支架[2B]固裝的兩個(gè)金屬固定電極[2C1]、[2C2]，與探頭筒壁[2A]形成差動(dòng)電容變換檢測(cè)方式，探頭筒壁[2A]為差動(dòng)電容變換器的動(dòng)電極，兩個(gè)金屬電極[2C1]、[2C2]為固定電極，金屬固定電極[2C1]、[2C2]由電極支架[2B]固裝，其電極支架[2B]由直徑不同的三段組成，[2B1]段直徑與探頭筒[2A]緊密配合，準(zhǔn)確定位，[2B2]段直徑為三段中最小的過(guò)渡部分，[2B3]段帶上高絕緣套[2C]，絕緣套[2C]外裝或涂以金屬膜固定電極[2C1]、[2C2]，與探頭筒[2A]內(nèi)壁間留有小間隙。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量傳感器，其特征在于探頭筒壁[2A]外套有保護(hù)管[3]，用來(lái)防止管流對(duì)探頭[2]的沖擊，探頭筒壁[2A]和電極支架[2B]通過(guò)座圈[5]和壓板[6]加密封用若干個(gè)沿圓周分布的螺釘[8]壓緊在傳感器殼體[4]上部平面[12]上，在平面[12]上用若干沿圓周分布的螺釘[9]固定支桿座[7]，支桿[10]上支撐一個(gè)信號(hào)處理電路的殼體[11]。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量傳感器，其特征在于圓筒探頭[2]中心至三角柱型旋渦發(fā)生體[1]后表面距離為管狀殼體[4]內(nèi)徑的0.1～0.35倍。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量傳感器，其特征在于圓筒探頭[2]外徑為Φ8～Φ20毫米。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于測(cè)量管道內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)流量的電容式探頭渦街流量傳感器,它是將三角柱型或方柱型旋渦發(fā)生體垂直于傳感器殼體軸線焊接固定,在旋渦發(fā)生體后相隔一定距離平行對(duì)稱懸臂式固定一個(gè)圓筒探頭,在探頭內(nèi)腔順裝用電極支架固裝的兩個(gè)金屬固定電極,與探頭圓筒形成差動(dòng)電容變換檢測(cè)方式。本實(shí)用新型不僅提高了傳感器的靈敏度和抗震性能,而且提高了被測(cè)介質(zhì)的溫度范圍。
文檔編號(hào)G01F1/56GK2327996SQ98214800
公開(kāi)日1999年7月7日 申請(qǐng)日期1998年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月29日
發(fā)明者龔振起, 王祥 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué), 哈爾濱車輛廠工會(huì)職工技術(shù)協(xié)作服務(wù)部