一種懸浮式自減振差動(dòng)流量傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流量傳感器，尤其是一種懸浮式自減振差動(dòng)流量傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]六十年代末期，相繼出現(xiàn)了應(yīng)用流體振動(dòng)原理測(cè)量流量的新型儀表，例如渦街流量計(jì)、射流流量計(jì)和漩渦進(jìn)動(dòng)流量計(jì)都屬于液體振動(dòng)式流量計(jì)，它們通過(guò)熱敏、應(yīng)變、電容、超聲波等檢測(cè)方式的流量傳感器，檢測(cè)出于體積流量成正比的流體振動(dòng)頻率信號(hào)。對(duì)于振動(dòng)式流量傳感器來(lái)說(shuō)，振動(dòng)問(wèn)題是衡量一臺(tái)振動(dòng)式流量計(jì)工業(yè)應(yīng)用好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。工業(yè)中的振動(dòng)是普遍存在的，例如流體紊流狀態(tài)下速度脈動(dòng)、流體振蕩，以及工業(yè)管道振動(dòng)、閥門開閉與閥芯振動(dòng)等隨機(jī)因素，這都會(huì)使檢測(cè)到的頻率信號(hào)受到極大的噪音干擾。目前較先進(jìn)的振動(dòng)式流量傳感器都有一定的抗振動(dòng)能力，但這些傳感器的檢測(cè)元件都是固定在管壁上的，抵抗管道振動(dòng)的能力有限。另外對(duì)于流體振動(dòng)的干擾，當(dāng)振動(dòng)噪聲的振動(dòng)方向與所測(cè)頻率信號(hào)的振動(dòng)方向平行(即同相振動(dòng))的時(shí)候，這些流量傳感器的抗干擾能力都比較弱，輸出信號(hào)會(huì)混入大量的噪音，這種現(xiàn)象在小流量測(cè)量的時(shí)候尤為明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量靈敏度高，抗干擾性強(qiáng)的懸浮式自減振差動(dòng)流量傳感器。
[0004]本發(fā)明的懸浮式自減振差動(dòng)流量傳感器包括對(duì)稱固定在平板兩面的檢測(cè)單元，每個(gè)檢測(cè)單元包括殼體，殼體具有與平板軸線m-m平行的通孔，該通孔與平板的軸向出線孔有通道相連通，通孔的連端分別有彈性膜片密封，通孔內(nèi)有兩個(gè)壓電陶瓷片，兩個(gè)壓電陶瓷片的一端分別與彈性膜片固定，另一端與設(shè)在壓電陶瓷片之間的金屬塊固定，兩個(gè)壓電陶瓷片及金屬塊的周邊與通孔壁之間留有間隙，金屬塊的引線經(jīng)通道從平板出線孔引出。
[0005]本發(fā)明的傳感器具有較高的測(cè)量靈敏度，在小流量時(shí)利用差動(dòng)原理仍可以給出較強(qiáng)的檢測(cè)信號(hào)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有自減振功能，有較強(qiáng)的抗干擾性和較大量程范圍，可靠性聞。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為懸浮式自減振差動(dòng)流量傳感器的軸向半剖視圖
[0007]圖2為本發(fā)明在渦街流量計(jì)中的應(yīng)用原理圖
[0008]圖3為本發(fā)明在漩渦進(jìn)動(dòng)流量計(jì)中的應(yīng)用原理圖
【具體實(shí)施方式】
[0009]參照?qǐng)D1，懸浮式自減振差動(dòng)流量傳感器包括對(duì)稱固定在平板6兩面的檢測(cè)單元，每個(gè)檢測(cè)單元包括殼體5，為了得到更穩(wěn)定的信號(hào)，一般采用半圓柱形殼體，殼體5具有與平板軸線m-m平行的通孔7，該通孔7與平板的軸向出線孔4有通道8相連通，通孔7的連端分別有彈性膜片I密封，通孔內(nèi)有兩個(gè)壓電陶瓷片3，兩個(gè)壓電陶瓷片的尺寸、質(zhì)量和靈敏度系數(shù)都相同，兩個(gè)壓電陶瓷片的一端分別與彈性膜片I焊接，另一端與設(shè)在壓電陶瓷片之間的金屬塊2焊接。這樣金屬塊2與兩個(gè)壓電陶瓷片3組成一個(gè)剛體，這個(gè)剛體的周邊與通孔壁之間留有間隙。上述金屬塊2最好是一個(gè)與壓電陶瓷片具有相同尺寸的質(zhì)量塊。金屬塊2同時(shí)也作為壓電陶瓷片的輸出電極，它的引線經(jīng)通道8從平板出線孔4引出。每個(gè)檢測(cè)單元的上下兩個(gè)壓電陶瓷片3在安裝時(shí)必須具有相等的受壓預(yù)緊力，于是在兩個(gè)壓電陶瓷片3和金屬塊2組成的剛體中會(huì)有一個(gè)內(nèi)應(yīng)力的分界面，由于中間金屬質(zhì)量塊2有一定的厚度，所以這個(gè)應(yīng)力分界面一定會(huì)在金屬質(zhì)量塊內(nèi)部，而兩個(gè)壓電陶瓷片3又是嚴(yán)格對(duì)稱匹配的，因此可以保證在受到相等的力作用時(shí)，這兩個(gè)壓電陶瓷片能夠產(chǎn)生相等的電荷。
[0010]本發(fā)明的具體應(yīng)用參見(jiàn)圖2、圖3.
[0011]圖2為本發(fā)明在渦街流量計(jì)中的應(yīng)用，為了測(cè)量振動(dòng)流體的流量，把本發(fā)明的懸浮式自減振差動(dòng)流量傳感器B安裝在渦街流量計(jì)中漩渦發(fā)生體A的后面，傳感器與漩渦發(fā)生體平行；而對(duì)面圖3所示的漩渦進(jìn)動(dòng)流量計(jì)，懸浮式自減振差動(dòng)流量傳感器安裝在流道擴(kuò)展段前端，傳感器平板的軸線m-m與管道的軸線垂直相交。
[0012]工作時(shí)，整個(gè)傳感器都沉浸在流體中。當(dāng)漩渦流經(jīng)傳感器時(shí)，漩渦產(chǎn)生的交變壓力直接作用在兩個(gè)檢測(cè)單元的彈性膜片上，使壓電陶瓷片產(chǎn)生交變電荷。這兩個(gè)檢測(cè)單元會(huì)輸出規(guī)則的正弦信號(hào)SI和S2，這兩個(gè)信號(hào)頻率相等，相位相差180°，即使是在小流量時(shí)，利用差動(dòng)輸出可以得到較強(qiáng)的檢測(cè)信號(hào)。
[0013]當(dāng)流體由于管道振動(dòng)、閥門開啟等隨機(jī)因素的影響，發(fā)生流體振動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致彈性膜片或傳感器殼體產(chǎn)生跟隨振動(dòng)。由于金屬塊的慣性作用，檢測(cè)單元中上下對(duì)稱的兩個(gè)壓電陶瓷片會(huì)分別受壓和受拉，這使得兩個(gè)壓電陶瓷片分別產(chǎn)生相等的正負(fù)電荷信號(hào)，而當(dāng)上下兩個(gè)壓電陶瓷片的信號(hào)在金屬塊(電極)中相加時(shí)，干擾振動(dòng)所產(chǎn)生的電荷信號(hào)會(huì)互相抵消，從而傳感器起到了自減振作用。
[0014]另外，對(duì)于本發(fā)明的傳感器來(lái)說(shuō)，管道振動(dòng)屬于同相振動(dòng)，而傳感器是采用兩個(gè)檢測(cè)單元進(jìn)行差動(dòng)檢測(cè)，因此同相振動(dòng)的干擾信號(hào)會(huì)在輸出信號(hào)S1-S2中相互抵消，這樣可以有效地消除管道振動(dòng)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的干擾。因此本發(fā)明的流量傳感器在流量測(cè)量中具有很高的抗干擾性。適用于液體。氣體蒸汽等振動(dòng)流體的流量測(cè)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種懸浮式自減振差動(dòng)流量傳感器，其特征在于:包括對(duì)稱固定在平板6兩面的檢測(cè)單元，每個(gè)檢測(cè)單元包括殼體5，殼體5具有與平板軸線m-m平行的通孔7，該通孔7與平板的軸向出線孔4有通道8相連通，通孔7的連端分別有彈性膜片I密封，通孔內(nèi)有兩個(gè)壓電陶瓷片3，兩個(gè)壓電陶瓷片的一端分別與彈性膜片I固定，另一端與設(shè)在壓電陶瓷片之間的金屬塊2固定，兩個(gè)壓電陶瓷片3及金屬塊2的周邊與通孔壁之間留有間隙，金屬塊2的引線經(jīng)通道8從平板出線孔4引出。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種懸浮式自減振差動(dòng)流量傳感器包括對(duì)稱固定在平板兩面的檢測(cè)單元，每個(gè)檢測(cè)單元包括殼體，殼體具有與平板軸線m-m平行的通孔，該通孔與平板的軸向出線孔有通道相連通，通孔的連端分別有彈性膜片密封，通孔內(nèi)有兩個(gè)壓電陶瓷片，兩個(gè)壓電陶瓷片的一端分別與彈性膜片固定，另一端與設(shè)在壓電陶瓷片之間的金屬塊固定，兩個(gè)壓電陶瓷片及金屬塊的周邊與通孔壁之間留有間隙，金屬塊的引線經(jīng)通道從平板出線孔引出。這種傳感器具有較高的測(cè)量靈敏度，在小流量時(shí)利用差動(dòng)原理仍可以給出較強(qiáng)的檢測(cè)信號(hào)，其懸浮式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的抗震動(dòng)性、有較大量程范圍、可靠性高。
【IPC分類】G01F1-32
【公開號(hào)】CN104655197
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310578669
【發(fā)明人】鞠洪建
【申請(qǐng)人】大連康賽譜科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2013年11月15日