[發明專利]密度和粘度傳感器

有效

• 申請號: 200680049967.2
• 申請日: 2006-12-27
• 公開（公告）號: CN101351696A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 弗朗索瓦·高德雷耶;阿爾弗雷·帕穆伊;艾里克·冬塞爾
• 申請（專利權）人: 普拉德研究及開發股份有限公司
• 主分類號: G01N9/00
• 分類號: G01N9/00;G01N11/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王新華

技術領域

本發明涉及一種由于測量流體的密度和粘度的傳感器。所述傳感器使用在流體中振動的機械元件從而進行測量。?

本發明適用于在油田工業、化工、食品工業等的密度和粘度的測量。?

背景技術

密度是單位體積的介質質量的測量。密度SI單位是千克每立方米(kg/m³)。例如，在標準溫度和壓力條件下，分別地，水的密度為1000kg/m³，酒精的密度為790kg/m³。?

粘度是流體變形阻力的測量。粘度描述了流體內部流動阻力并且被認為(be?thought?of?as)是流體摩擦力的量度。動力粘度的SI物理單位是帕·秒(Pa·s)。動力粘度的cgs物理單位是泊(P)。特別是在ASTM標準中，動力粘度的物理單位更加普遍地表示為厘泊(cP)。例如，水的粘度為1.0厘泊(20℃時)。?

從專利文件EP0282251中得知一種由于測量流體密度或粘度的傳感器。所述傳感器包括從共同的軛上延伸的兩個平行的尖齒，從而形成適于侵入所述流體中的音叉(tuning?fork)。由于容納在所述尖齒或叉內的一個或更多腔室內的一個或更多壓電激勵元件的作用，所述尖齒被激勵，從而共振地并且反向地振動。所述振動被一個或更多同時容納的壓電傳感元件所感測。?

此傳感器具有幾厘米的典型尺寸，需要大容積和昂貴的傳感器外殼。由此導致高侵入的(intrusive)測量裝置，使其不能使用在小型腔室內或小型管道內。此裝置的精確度受到傳感器材料而致的壓力和溫度影響的限制，為了修正，要求增加補償壓力和溫度傳感器。在高壓和高溫狀態下，由于較大尺寸和由于在所述傳感器外殼內執行壓電變頻器元件，也很難執行操作。另外，所述傳感器幾何形狀不允許所述感測元件與流體流對準，?從而導致在高流體粘度時的較大的測量干擾。?

2005年3月4日提交的專利申請EP05290502.3中披露了一種小型化的密度和粘度傳感器。此傳感器需要用于在影響密度和粘度測量的頻率和品質因素方面校正溫度和壓力變化的影響的另外的溫度和壓力傳感器。所述隔膜的移動在所述流體中產生了較大的聲信號，從而由于顫噪效應可以引起干擾信號。所述壓電元件可以在高壓狀態下經受高壓。所述激勵檢測方案是基于頻率掃描，所述頻率掃描是指確定密度和粘度所需要的時間耗費。?

本發明的一個目的是提供一種用于測量流體密度和粘度的傳感器，所述傳感器可以克服在先技術的至少其中一個缺點。?

根據第一方面，本發明涉及一種用于測量流體的密度和粘度的密度和粘度傳感器，所述傳感器包括：?

-布置成浸入在所述流體中的諧振元件；?

-連接到所述諧振元件上的執行/檢測元件；?

-用于連接所述執行/檢測元件的連接器；?

-用于限定與流體隔離的腔室的外殼，所述外殼包括厚度減小的區域，所述厚度減小的區域限定將腔室與流體分開的隔膜，所述隔膜具有與將要測量的流體接觸的區域，所述隔膜的厚度能夠傳遞所述執行/檢測元件與所述諧振元件之間的機械振動；?

-所述執行/檢測元件位于所述腔室內從而與流體隔離開來，并且機械地連接到所述隔膜上；?

-布置成浸入在流體中的所述諧振元件通過機械連接元件機械地連接到所述隔膜上；?

-其中所述諧振元件具有限定第一諧振模式和第二諧振模式的形狀，所述第一諧振模式和第二諧振模式的特征為不同的諧振頻率和不同品質因素，所述第一諧振模式用于移動一定體積的流體并對于流體的密度高度敏感，所述第二模式用于剪切周圍流體并對于流體密度不敏感，以及?

-所述諧振元件包括明顯地平行于接觸有待測量流體的傳感器外殼的區域的橫桿。?

所述諧振元件可以是：?

-大體上直的第一橫桿，所述第一橫桿在一端連接到連接元件，并且在另一端包括球形塊；?

-包括懸置在一端的球形塊的不對稱U形橫桿；?

-大體上直的第二橫桿，所述第二橫桿在其中心處連接到連接元件上，并且所述橫桿在每一端包括球形塊；?

-第一直連接部件，所述第一直連接部件連接到連接元件上，并且在一端包括槳葉形橫桿；?

-第二直連接部件，所述第二直連接部件連接到連接元件上，并且在每一端包括第一槳葉形橫桿和第二槳葉形橫桿；?

-大體上直的第三橫桿，所述第三橫桿在一端連接到連接元件上，并且在另一端附近包括板；或?