專(zhuān)利名稱(chēng)：一種平面式多敏感面流量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種流量傳感器，尤其涉及一種利用差動(dòng)原理測(cè)量渦街交變壓力的平面多敏感面的流量傳感器。
背景技術(shù)：
渦街流量傳感器是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型流量測(cè)量?jī)x表，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)出與體積流量成正比的流體振動(dòng)頻率信號(hào)。對(duì)于渦街流量傳感器來(lái)說(shuō)，抗振性能是衡量一臺(tái)渦街流量計(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(mén)開(kāi)閉與閥心振動(dòng)等隨機(jī)因素，這都會(huì)使檢測(cè)到的頻率信號(hào)受到極大的噪聲干擾。目前國(guó)內(nèi)外較先進(jìn)的渦街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，多為感應(yīng)桿形式，而且對(duì)于不同的管道直徑通用性差。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(即同向振動(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)混入大量的噪聲。這種現(xiàn)象在小流量測(cè)量的時(shí)候尤其明顯。為此，也有人申請(qǐng)了專(zhuān)利“平面壓電渦街流量傳感器”(ZL99240199.2)，其公開(kāi)了一種采用平面彈性膜片，人工極化成兩個(gè)不同電極面的壓電陶瓷片以及起隔振作用的絕緣陶瓷片和定位云母片構(gòu)成一個(gè)平面壓電渦街流量傳感器。但是這種結(jié)構(gòu)的流量傳感器對(duì)于小流量的測(cè)量上不夠精確，容易產(chǎn)生混入大量的噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，測(cè)量的靈敏度高的平面式多敏感面流量傳感器；解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的輸出信號(hào)混入大量的噪聲，抗干擾能力弱的技術(shù)問(wèn)題。
本實(shí)用新型的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的一種平面式多敏感面流量傳感器，包括外殼，外殼內(nèi)設(shè)有內(nèi)芯，在所述的外殼底端固定有平面彈性膜片，在平面彈性膜片上方的同一平面內(nèi)設(shè)有2n個(gè)人工極化成的壓電陶瓷片，各個(gè)壓電陶瓷片間設(shè)有間隙，壓電陶瓷片上覆蓋有電極片，電極片上設(shè)有絕緣片，絕緣片延伸至壓電陶瓷片的間隙內(nèi)，絕緣片上設(shè)有2n個(gè)引線孔，在內(nèi)芯的下端焊接有金屬片，金屬片設(shè)在絕緣片的外圍，在金屬片和外殼間套接有圓環(huán)形的絕緣套，n≥2。壓電陶瓷片設(shè)置有4個(gè)以上，可以使得感應(yīng)面多，采用了多傳感器多感應(yīng)面，使得采集的小流量信號(hào)更精確。利用差動(dòng)檢測(cè)原理將各個(gè)壓電陶瓷片的輸出信號(hào)合成一個(gè)規(guī)則的正弦信號(hào)，即使是在小流量的時(shí)候，輸出信號(hào)也較強(qiáng)，擴(kuò)大了流量傳感器的量程范圍。平面彈性膜片感應(yīng)到信號(hào)后，通過(guò)連接在電極片上的引線引出，同向振動(dòng)的干擾信號(hào)會(huì)在輸出信號(hào)合成中相互抵消，這樣有效的消除了同向振動(dòng)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的干擾，起到了自減振作用。金屬片的設(shè)置不但方便了安裝，而且固定了絕緣片。金屬片與電極片是不相接，絕緣外套環(huán)繞在金屬片和壓電陶瓷片構(gòu)成的整體的外圍。
作為優(yōu)選，所述的n為2，4個(gè)壓電陶瓷片大小形狀一致，呈90度扇形狀。陶瓷片為4片，比較容易制造，而且效果也好。
作為優(yōu)選，所述的絕緣片為陶瓷片，絕緣套為云母片。
因此，本實(shí)用新型的平面式多敏感面流量傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，將傳感器置于管道內(nèi)壁內(nèi)，采用膜片感應(yīng)，對(duì)不同的管道具有通用性；而且本發(fā)明的平面式多敏感面流量傳感器的底面由四個(gè)以上的圓形電極的壓電陶瓷片置于平面彈性膜片的上方，多個(gè)壓電陶瓷片形成多個(gè)感應(yīng)面，使得感應(yīng)信號(hào)更精確，同向振動(dòng)的干擾信號(hào)會(huì)在輸出信號(hào)合成中相互抵消，這樣有效的消除了同向振動(dòng)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的干擾，起到了自減振作用，因此對(duì)小流量測(cè)量非常精確。


圖1是本實(shí)用新型的平面式多敏感面流量傳感器的主視圖。
圖2是本實(shí)用新型的平面式多敏感面流量傳感器的仰視圖。
圖3是本實(shí)用新型的平面式多敏感面流量傳感器的應(yīng)用原理圖。
具體實(shí)施事例下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
實(shí)施例1如附圖1、2和3所示，一種平面式多敏感面流量傳感器，設(shè)置在管道11的內(nèi)壁內(nèi)，在管道11上開(kāi)設(shè)有兩個(gè)開(kāi)孔10。將傳感器整體置于管道11內(nèi)壁，平面式多敏感面流量傳感器包括外殼1和置于其內(nèi)的內(nèi)芯2，在外殼1的底部焊接有平面彈性膜片5，在平面彈性膜片5的上方設(shè)置有人工極化成的四個(gè)圓形電極的壓電陶瓷片9，四個(gè)壓電陶瓷片9的大小一致，均布在外殼1的底面，每個(gè)壓電陶瓷片9間是相互絕緣的。在每個(gè)壓電陶瓷片9的上方設(shè)有電極片8，電極片8的上方設(shè)有絕緣陶瓷片7，電極片8上連接有傳輸信號(hào)的引線，引線穿過(guò)絕緣陶瓷片7上的通孔，從內(nèi)芯2的引線孔6引出。在內(nèi)芯2的下方絕緣陶瓷片7的圓周方向焊接有金屬片3，用于固定絕緣陶瓷片7。在金屬片3和外殼1間設(shè)有環(huán)狀的云母片絕緣套4，保證了絕緣效果。
本實(shí)用新型的平面式多感應(yīng)面流量傳感器B安裝在渦街流量計(jì)中旋渦發(fā)生體A上方略偏后的位置，四個(gè)壓電陶瓷片9以旋渦發(fā)生體的中軸線對(duì)稱(chēng)。當(dāng)一恒穩(wěn)流流經(jīng)渦體發(fā)生體時(shí)，在其后側(cè)會(huì)產(chǎn)生旋渦，從兩側(cè)交替發(fā)出形成兩列并排的渦街，稱(chēng)為卡門(mén)渦街。該渦街會(huì)產(chǎn)生交替的P1、P2交變壓力，通過(guò)旋渦發(fā)生體兩側(cè)的導(dǎo)壓孔使P1、P2交變壓力直接作用在該渦街流量傳感器的彈性膜片5上，使壓電陶瓷片9產(chǎn)生交變電荷。利用差動(dòng)檢測(cè)原理把四個(gè)壓電陶瓷片9的輸出信號(hào)合成一個(gè)規(guī)則的正弦信號(hào)，即使是在小流量的時(shí)候，輸出信號(hào)也較強(qiáng)，擴(kuò)大了流量傳感器的量程范圍。
當(dāng)流體由于流體脈動(dòng)、管道振動(dòng)、閥門(mén)開(kāi)啟等隨機(jī)因素的影響，發(fā)生流體振蕩時(shí)，會(huì)導(dǎo)致彈性膜片或傳感器殼體產(chǎn)生跟隨振動(dòng)。這些振動(dòng)都是以相同的方向同時(shí)作用在整個(gè)彈性膜片上，屬于同向振動(dòng)干擾。由于本發(fā)明的平面差動(dòng)渦街流量傳感器對(duì)兩側(cè)的壓力進(jìn)行差動(dòng)檢測(cè)，同向振動(dòng)的干擾信號(hào)會(huì)在輸出信號(hào)合成中相互抵消，這樣有效地消除了同向振動(dòng)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的干擾，起到了自減振作用。因此，本實(shí)用新型的渦街流量傳感器在流量測(cè)量中具有很高的抗振性，適用于液體、氣體、蒸汽等流體的流量測(cè)量。
權(quán)利要求1.一種平面式多敏感面流量傳感器，包括外殼(1)，外殼(1)內(nèi)設(shè)有內(nèi)芯(2)，其特征在于在所述的外殼(1)底端固定有平面彈性膜片(5)，在平面彈性膜片(5)上方的同一平面內(nèi)設(shè)有2n個(gè)人工極化成的壓電陶瓷片(9)，各個(gè)壓電陶瓷片(9)間設(shè)有間隙(12)，壓電陶瓷片(9)上覆蓋有電極片(8)，電極片(8)上設(shè)有絕緣片(7)，絕緣片(7)延伸至壓電陶瓷片(9)的間隙(12)內(nèi)，絕緣片(7)上設(shè)有2n個(gè)引線孔(6)，在內(nèi)芯(2)的下端焊接有金屬片(3)，金屬片(3)設(shè)在絕緣片(7)的外圍，在金屬片(3)和外殼(1)間套接有圓環(huán)形的絕緣套(4)，n≥2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面式多敏感面流量傳感器，其特征在于所述的n為2，4個(gè)壓電陶瓷片(9)大小形狀一致，呈90度扇形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種平面式多敏感面流量傳感器，其特征在于所述的絕緣片(7)為陶瓷片，絕緣套(4)為云母片。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種流量傳感器，尤其涉及一種利用差動(dòng)原理測(cè)量渦街交變壓力的平面多敏感面的流量傳感器。其包括外殼，外殼內(nèi)設(shè)有內(nèi)芯，在所述的外殼底端固定有平面彈性膜片，在平面彈性膜片上方的同一平面內(nèi)設(shè)有2n個(gè)人工極化成的壓電陶瓷片，各個(gè)壓電陶瓷片間設(shè)有間隙，壓電陶瓷片上覆蓋有電極片，電極片上設(shè)有絕緣片，絕緣片延伸至壓電陶瓷片的間隙內(nèi)，絕緣片上設(shè)有2n個(gè)引線孔，在內(nèi)芯的下端焊接有金屬片，金屬片設(shè)在絕緣片的外圍，在金屬片和外殼間套接有圓環(huán)形的絕緣套，n≥2。本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，測(cè)量的靈敏度高的平面式多敏感面流量傳感器；解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的輸出信號(hào)混入大量的噪聲，抗干擾能力弱的技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01F1/32GK2849667SQ20052011714
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者宋開(kāi)臣, 張圣賓 申請(qǐng)人:杭州術(shù)通高端儀器有限公司