專利名稱：一種固定式自減振差動流量傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及流量傳感器，尤其是自減振差動流量傳感器。
背景技術：
六十年代末期，相繼出現了應用流體振動原理測量流量的新型儀表，例如，渦街流量計、射流流量計和旋渦進動流量計都同屬于液體振動式流量計，它們通過熱敏、應變、電容、超聲波等檢測方式的流量傳感器，檢測出與體積流量成正比的流體振動頻率信號。對于振動式流量傳感器來說，振動問題是衡量一臺振動式流量計工業應用好壞的一個重要指標。工業中的振動是普遍存在的，例如流體紊流狀態下速度脈動、流體振蕩，以及工業管道振動、閥門開閉與閥心振動等隨機因素，這都會使檢測到的頻率信號受到極大的噪聲干擾。目前較先進的振動式流量傳感器都有一定的抗振動能力。但這些傳感器的檢測元件都是固定在管壁上的，抵抗管道振動的能力有限。另外對于流體振動的干擾，當振動噪聲的振動方向與所測頻率信號的振動方向平行(即同向振動)的時候，這些流量傳感器的抗干擾能力都比較弱，輸出信號會混入大量的噪聲。這種現象在小流量測量的時候尤其明顯。

發明內容
本實用新型的目的是提供一種測量靈敏度高，抗干擾性強的固定式自減振差動流量傳感器。
本實用新型的固定式自減振差動流量傳感器包括對稱固定在平板兩面的檢測單元，每個檢測單元包括殼體，殼體具有與平板軸線m-m平行的通孔，該通孔中間有一個把通孔等分為上下兩個對稱區間的凸臺，兩對稱區間的孔徑大于凸臺處孔徑，凸臺處有通道與平板的軸向出線孔相連通，通孔的兩端分別有彈性膜片密封，每個區間內分別有壓電陶瓷片和環形絕緣質量塊，壓電陶瓷片的一端與彈性膜片固定，絕緣質量塊夾在凸臺和壓電陶瓷片中間，壓電陶瓷片及絕緣質量塊的周邊與通孔壁之間留有間隙，上下兩個壓電陶瓷片的引線相接經通道從平板出線孔引出。
本實用新型的傳感器具有較高的測量靈敏度，在小流量時利用差動原理仍可以給出較強的檢測信號，其內部結構具有自減振功能，有較強的抗干擾性和較大量程范圍，可靠性高。


圖1為本實用新型的固定式自減振流量傳感器的軸向半剖視圖；圖2為本實用新型在渦街流量計中的應用原理圖；圖3為本實用新型在旋渦進動流量計中的應用原理圖。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型的固定式自減振流量傳感器包括對稱固定在平板6兩面的檢測單元，每個檢測單元包括殼體5，為了得到更穩定的信號，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中間有一個把通孔等分為上下兩個對稱區間的凸臺，兩對稱區間的孔徑大于凸臺處孔徑，凸臺處有通道8與平板的軸向出線孔4相連通，通孔7的兩端分別有彈性膜片1密封，每個區間內分別有壓電陶瓷片3和環形絕緣陶瓷塊2，壓電陶瓷片的一端與彈性膜片1焊接，絕緣陶瓷塊2夾在凸臺和壓電陶瓷片中間，壓電陶瓷片3及絕緣陶瓷塊2的周邊與通孔壁之間留有間隙。上下兩個壓電陶瓷片的引線相接經通道8從平板出線孔4引出。兩個檢測單元中四個壓電陶瓷片具有相同的尺寸、質量和靈敏度系數，以及相等的預緊力，四個絕緣陶瓷塊也同樣具有相同的尺寸和質量。
本實用新型的具體應用參見圖2、圖3。
圖2為本實用新型在渦街流量計中的應用，為了測量振動流體的流量，把本實用新型的固定式自減振流量傳感器B安裝在渦街流量計中旋渦發生體A的后面，傳感器與旋渦發生體平行；而對于圖3所示的旋渦進動流量計，固定式自減振流量傳感器應安裝在流道擴展段前端，傳感器平板的軸線m-m與管道的軸線垂直相交。
工作時，整個傳感器都沉浸在流體中。當旋渦流經傳感器時，旋渦產生的交變壓力直接作用在兩個檢測單元的彈性膜片上，使壓電陶瓷片產生交變電荷。這時兩個檢測單元會輸出規則的正弦信號S1和S2，這兩個信號頻率相等，相位相差180°，則兩根輸出線之間的輸出信號為S1-S2，這樣即使是在小流量的時候，利用差動輸出可以得到較強的檢測信號。
當流體由于管道振動、閥門開啟等隨機因素的影響，發生流體振蕩時，會導致彈性膜片或傳感器殼體產生跟隨振動。這使檢測單元中上下對稱的兩個壓電陶瓷片會分別受壓和受拉，于是兩個壓電陶瓷片會產生相等的正負電荷信號，而當上下兩個壓電陶瓷片的信號相加時，干擾振動所產生的電荷信號會相互抵消，從而傳感器起到了自減振作用。
另外，對于本實用新型的傳感器來說，管道振動屬于同向振動，而傳感器是采用兩個檢測單元進行差動檢測，因此同向振動的干擾信號會在輸出信號S1-S2中相互抵消，這樣可以有效地消除管道振動對檢測信號的干擾。而對于流體脈動引起的流體振動，它在管道中是一列隨著流動方向傳播的平面波，它引起的壓力以相同的方向同時作用在傳感器的兩個檢測單元上，屬于同向振動干擾。同理，傳感器的差動檢測原理可以消除流體脈動對檢測信號的干擾。因此，本實用新型的流量傳感器在流量測量中具有很高的抗干擾性。適用于液體、氣體蒸汽等振動流體的流量測量。
權利要求1.一種固定式自減振差動流量傳感器，其特征在于包括對稱固定在平板(6)兩面的檢測單元，每個檢測單元包括殼體(5)，殼體(5)具有與平板軸線m-m平行的通孔(7)，該通孔(7)中間有一個把通孔等分為上下兩個對稱區間的凸臺，兩對稱區間的孔徑大于凸臺處孔徑，凸臺處有通道(8)與平板的軸向出線孔(4)相連通，通孔(7)的兩端分別有彈性膜片(1)密封，每個區間內分別有壓電陶瓷片(3)和環形絕緣質量塊(2)，壓電陶瓷片的一端與彈性膜片(1)固定，絕緣質量塊(2)夾在凸臺和壓電陶瓷片中間，壓電陶瓷片(3)及絕緣質量塊(2)的周邊與通孔壁之間留有間隙，上下兩個壓電陶瓷片(3)的引線相接經通道(8)從平板出線孔(4)引出。
2.按權利要求1所述的固定式自減振差動流量傳感器，其特征是所說的絕緣質量塊(2)是絕緣陶瓷塊。
3.按權利要求1所述的固定式自減振差動流量傳感器，其特征是兩個檢測單元中的四個壓電陶瓷片(3)的尺寸、質量和靈敏度系數都相同。
4.按權利要求1、2所述的固定式自減振差動流量傳感器，其特征是兩個檢測單元中的四個質量塊(2)具有相同的尺寸和質量。
5.按權利要求1所述的固定式自減振差動流量傳感器，其特征是所說的殼體(5)呈半圓柱形。
專利摘要本實用新型的固定式自減振差動流量傳感器包括對稱固定在平板兩面的檢測單元，每個檢測單元包括殼體，殼體具有與平板軸線m－m平行的通孔，該通孔中間有一個把通孔等分為上下兩個對稱區間的凸臺，通孔的兩端分別有彈性膜片密封，每個區間內分別有壓電陶瓷片及夾在凸臺和壓電陶瓷片中間的絕緣質量塊，壓電陶瓷片的一端與彈性膜片固定，上下兩個壓電陶瓷片的引線相接從平板出線孔引出。這種傳感器具有較高的測量靈敏度，在小流量時利用差動原理仍可以給出較強的檢測信號，其內部結構具有自減振功能，有較強的抗干擾性和較大量程范圍，可靠性高。
文檔編號G01F1/32GK2597950SQ0322829
公開日2004年1月7日 申請日期2003年1月17日 優先權日2003年1月17日
發明者宋開臣, 張圣賓 申請人:浙江大學