[其他]壓電晶體檢測(cè)式渦街流量變送器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86201230
• 申請(qǐng)日: 1986-03-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN86201230U
• 公開(kāi)（公告）日: 1986-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王京安;韓建;王春香
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京市公用事業(yè)科學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01F1/32
• 分類(lèi)號(hào): G01F1/32
• 代理公司: 城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境保護(hù)部專利代理事務(wù)所
• 代理人: 李聚

本實(shí)用新型涉及一種適用于氣體、液體、蒸汽等多種介質(zhì)檢測(cè)的流量計(jì)量?jī)x表。它具有抗震性能好、使用溫度范圍寬的特點(diǎn)。

現(xiàn)有的渦街流量變送器采用的檢測(cè)方式有：熱敏電阻檢測(cè)式、電阻應(yīng)變片檢測(cè)式、壓電晶體檢測(cè)式等。其中壓電晶體檢測(cè)式較其它檢測(cè)方式具有使用溫度范圍寬、介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)有的壓電晶體檢測(cè)式渦街流量變送器的結(jié)構(gòu)有兩種：一種是采用一端插入一端鉸鏈支承方式固定旋渦發(fā)生體，并在旋渦發(fā)生體內(nèi)直接安裝壓電晶體，來(lái)檢測(cè)旋渦發(fā)生體內(nèi)部的交變應(yīng)力。另一種是將壓電晶體安裝在一個(gè)探頭內(nèi)，以探頭作為一個(gè)受力件，由壓電晶體來(lái)感受作用在探頭上的交變升力，而使探頭在軸線方向上產(chǎn)生形變。這兩種采用壓電晶體檢測(cè)式的渦街流量變送器，前者抗震性能差，后者的抗震性能好。但具有工藝復(fù)雜，不易實(shí)施和成本高等缺點(diǎn)。

研制本實(shí)用新型的目的在于向社會(huì)推出一種抗震性能好、介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)和溫度范圍寬，口徑為φ40～φ300mm的壓電晶體檢測(cè)式渦街流量變送器。通過(guò)采用新型結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)新的封裝工藝，簡(jiǎn)化工藝過(guò)程，使其適應(yīng)于不同類(lèi)型的壓電晶體和現(xiàn)有的工藝條件，以便提高該變送器的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是以如下方式完成的：

1.本渦街流量變送器利用主探頭傳遞旋渦引起的交變升力，同時(shí)由壓電晶體檢測(cè)出主探頭內(nèi)的交變應(yīng)力。另外采用了對(duì)稱懸臂梁結(jié)構(gòu)（主探頭和副探頭組成了兩個(gè)對(duì)稱的懸臂梁）。這樣管道震動(dòng)所產(chǎn)生的作用在兩個(gè)探頭上的慣性力，方向一致，大小相等。即震動(dòng)引起的慣性力對(duì)兩個(gè)探頭所產(chǎn)生的彎矩分布是對(duì)稱的。將兩個(gè)壓電晶體置于兩個(gè)探頭的等彎矩截面上。對(duì)震動(dòng)引起的慣性力來(lái)說(shuō)，它使得兩個(gè)探頭內(nèi)的壓電晶體輸出共模的電荷信號(hào)。但主探頭內(nèi)的壓電晶體上還疊加有作用在主探頭上旋渦引起的交變升力所產(chǎn)生的電荷信號(hào)。將兩個(gè)壓電晶體上的電荷信號(hào)經(jīng)電荷放大器送入差動(dòng)放大器。震動(dòng)引起的共模信號(hào)被扼制，而僅輸出渦街信號(hào)。為了克服加工精度等因素對(duì)對(duì)稱性的影響，將接收副探頭信號(hào)的電荷放大器輸出端接一電位器（見(jiàn)圖3）?？筛鶕?jù)實(shí)際情況實(shí)施調(diào)整。另外，由于探頭的質(zhì)量比整個(gè)旋渦發(fā)生體的質(zhì)量小得多，在相同加速度作用的條件下，探頭上所受到的力比旋渦發(fā)生體上所受到的力小得多，即這種結(jié)構(gòu)震動(dòng)信號(hào)本身就小。

2.本實(shí)用新型所用的壓電晶體為薄片形，其平面垂直于探頭軸線方向安裝，主、副探頭及內(nèi)部的壓電晶體對(duì)稱設(shè)置，并采用了與其相適應(yīng)的探頭幾何形狀。壓電晶體上的四塊電極對(duì)稱設(shè)置，在一定方向有自補(bǔ)償?shù)男Ч?/p>

3.本實(shí)用新型在壓電晶體封裝工藝方面采用了過(guò)渡電極的方法，將導(dǎo)線焊接于過(guò)渡電極上，避免導(dǎo)線和壓電晶體的極板直接發(fā)生聯(lián)系。使其適應(yīng)于不同類(lèi)型的壓電晶體。

另外，本渦街流量變送器的檢測(cè)放大器及相關(guān)電路采用了本質(zhì)安全型的防爆設(shè)計(jì)，使之應(yīng)用范圍更加廣泛。

本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)用以下實(shí)施例及其附圖作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1是本實(shí)用新型的一種具體結(jié)構(gòu)的裝配圖。

圖2是本實(shí)用新型的主探頭和副探頭組裝圖。

圖3是檢測(cè)放大器電路方塊圖。

圖1是以φ50mm口徑為例的壓電晶體檢測(cè)式渦街流量變送器。圖中②是表體，它通過(guò)雙頭螺栓與焊在管道上的凹臺(tái)法蘭連接。圖中的①

是旋渦發(fā)生體，用螺釘將①固定在表體上。二者之間用“0”形圈密封。①為一非流線體，其截面形狀，可以是三角形、矩形或T形。本實(shí)施例采用三角形，它的迎流面寬度d和變送器口徑D保持一定比例關(guān)系（d／D＝0.28）。旋渦發(fā)生體迫使通過(guò)變送器的流體交替產(chǎn)生旋渦。由于旋渦的出現(xiàn)。流體中形成的交變升力，通過(guò)旋渦發(fā)生體上的橢圓孔，作用在主探頭③上。副探頭④與主探頭③對(duì)稱，用螺釘將兩個(gè)探頭固定在表體上。主探頭與表體之間用“0”型密封圈密封。護(hù)罩⑤和接頭⑥將檢測(cè)放大器⑦與表體連為一體。

圖2中的結(jié)構(gòu)相互對(duì)稱，其中主探頭①的材料可以是不銹鋼或其它耐腐蝕性能好的金屬材料。本例采用不銹鋼。圖中⑤是絕緣體，其材料可用塑料或有較好傳遞應(yīng)力性能的其它絕緣材料。本例采用塑料。圖中的②是過(guò)渡電極，它是與壓電晶體半月形極板形狀相似的不銹鋼薄片。⑦是過(guò)渡電極上的導(dǎo)線，用點(diǎn)焊方式焊在過(guò)渡電極上。④是卡母。⑥是副探頭。③是壓電晶體，用粘接方式把⑤、②、③粘結(jié)為一體，固定在主探頭內(nèi)。作用在主探頭上的交變升力使主探頭內(nèi)部產(chǎn)生交變應(yīng)力，通過(guò)絕緣體和過(guò)渡電極傳遞到壓電晶體上產(chǎn)生電荷信號(hào)，并由導(dǎo)線傳遞給檢測(cè)放大器。副探頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與主探頭相同。