[發明專利]陶瓷換能器及陶瓷換能式磁致伸縮變送器

有效

• 申請號: 201110241966.0
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102950103A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 王森;石智;楊先平
• 申請（專利權）人: 北京斯克維思儀表有限公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;G01F23/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于過程工業領域，實現了一種能夠適用于各種工況的陶瓷換能式磁致伸縮變送器，及其陶瓷換能器。

背景技術

傳統的浮筒液位變送器是根據阿基米德定律設計而成的液位測量儀表，可用來測量液位、界位和密度，負責上下限位報警信號輸出，專用于測量壓力容器內的液位。

目前MTS公司的一種磁致伸縮液位計產品，采用的是基于逆磁致伸縮效應的扭力波拾取技術方案。其扭轉波轉換器的細節如圖1所示，其明顯的不足是：

1)零件數目多，需要偏置磁鋼A，磁致伸縮金屬片H，檢測線圈D三者配合工作，且三者位置必須精密配合，整體制作成品高；

2)工藝復雜，磁致伸縮金屬片與波導絲L的焊接難度較大，微型線圈的繞制也非常復雜，不易實現規?；a且無法保證其一致性；

3)測量過程中整體的轉換環節多，傳遞效率低，致使信號拾取的靈敏度低。

目前深圳萬訊公司的一種壓電換能式磁致伸縮傳感器，采用的是平面壓電換能式技術方案，其壓電轉換器的細節圖如圖2所示，其明顯不足是：波導絲L縱向橫置，因此只有在完全垂直的平面位置上才能最大精度的進行檢測，其測量效果受重力及方向影響極大。

可見，目前常見的磁致伸縮液位變送器在過程應用中都重復出現以下問題：安裝復雜；測量效果受重力及方向影響大；介質密度變化導致輸出錯誤；扭力管滲漏及過程介質粘結在扭力管或浮筒壁上導致輸出偏差大等。

本項目提出采用陶瓷換能器與磁致伸縮變送器相結合，不但能夠很好的解決上述液位變送器產品中存在的問題，同時在測量中還可實現精度的大幅度提高。

發明內容

本發明的研究目的，為研發出一種適用于各種工況的磁致伸縮變送器，并且保證該技術能夠實現高精度測量，在使用過程中最大程度降低測量環境及被測介質參數對測量結果的影響，從而直接且真實可靠的進行液位測量。同時該液位計的所有關鍵部件間實現無機械連接結構，使最終產品在使用過程中免維護。

本發明解決的技術問題在于，研制出了全新的陶瓷換能器，并保證該換能器中使用的波導絲材質均勻，換能器工作時360°都能夠檢測到有效信號，且信噪比能達到30∶1以上；通過采用磁致伸縮浮子使變送器測量值最大程度的不受介質密度變化影響；通過多口密封外裝結構等技術實現該變送器不出現因介質密度變化而導致的輸出錯誤，扭力管滲漏及過程介質粘結而導致的輸出偏差大等問題；同時大幅度提高變送器在測量中的精度。

與現有的幾款磁致伸縮液位計技術相比較，本發明技術方案的優點是：

1.機械扭力波通過壓電效應直接轉化為電信號，并通過壓電陶瓷片的多級串聯疊加大幅提高電信號的轉換效率，從而提升有效信號的輸出。

2.陶瓷換能器中的壓電陶瓷片多級串聯且非對稱結構擺放，最大限度的消除了工作過程中產生的雜波和其他干擾信號，將工作時的信噪比提高到30∶1以上，從而大幅提高測量的可靠性。

3.陶瓷換能器采用軍工級的壓電陶瓷片制作，一體式封裝在耐高溫鍍金銅套中，具有良好的耐高溫及防潮性能，可適應各種工況溫度。

4.磁致伸縮變送器整體結構大幅簡化，無移動部件，整體安裝工藝簡單，安裝要求低，產品穩定性極高，可適用于各種苛刻工況。

本發明的樣機可以達到如下性能：

表頭及電子部件

??測量參數??液面、界面