[發(fā)明專利]渦街流量傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710478637.5
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107121165A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 原永鈺
• 申請（專利權(quán)）人: 原永鈺
• 主分類號: G01F1/32
• 分類號: G01F1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測量流量的傳感器，具體涉及渦街流量傳感器。

背景技術(shù)

隨著卡門渦街理論的推出，在流量測量領(lǐng)域產(chǎn)生了一次新的革命。利用卡門渦街原理制造的傳感器，通常稱為渦街流量傳感器。現(xiàn)在，市場上出現(xiàn)的渦街流量傳感器主要有兩種：一種是利用壓電陶瓷片作為檢測器件的壓電式渦街流量傳感器。由于壓電陶瓷片器件是一種力敏器件，易受到除旋渦作用力以外的其它作用力的影響，因此，抗震動性差，另外，壓電陶瓷片器件由于受材料自身的限制，工作溫度范圍較窄，不宜在超過300℃的高溫環(huán)境下工作，抗高溫性能差。另外一種是利用差動電容原理制作的電容式渦街流量傳感器，其在一定范圍內(nèi)解決了壓電式渦街流量傳感器的缺陷。但是，在大流量高流速以及超過400℃以上溫度環(huán)境下工作時，由于受電容極板間距(影響傳感器的靈敏度)及材料膨脹系數(shù)的限制和影響，仍然出現(xiàn)由于電容易短路造成故障率高工作不穩(wěn)定的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高溫下可測量流量的渦街流量傳感器，克服常規(guī)流量傳感器在高于500℃情況下無法有效的測量流量的問題，以及改善懸臂梁式結(jié)構(gòu)抗振性差的缺陷。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明所述的渦街流量傳感器，包括表體，所述表體內(nèi)設(shè)置有垂直于所述表體軸線的旋渦發(fā)生體，還包括將聲波動能轉(zhuǎn)換成電信號的換能器，

所述換能器包括殼體，所述殼體包括上殼和下殼，所述下殼上設(shè)置兩個聲壓腔，所述上殼設(shè)置兩個第一腔室，所述聲壓腔與所述第一腔體對應(yīng)設(shè)置，所述第一腔室與所述聲壓腔之間設(shè)置壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片與所述殼體外部的檢測電路電連接；

所述聲壓腔與所述壓電陶瓷片之間設(shè)置金屬膜；

所述旋渦發(fā)生體兩側(cè)的所述表體上設(shè)置有兩個傳導(dǎo)流體動能的導(dǎo)能孔；

所述導(dǎo)能孔與所述聲壓腔連通。

優(yōu)選的，所述殼體為圓盤形。

優(yōu)選的，還包括換能器安裝機(jī)構(gòu)，所述換能器安裝機(jī)構(gòu)包括由第一連接裝置和第二連接裝置圍成的換能器安裝腔，所述換能器固定設(shè)置于所述第二連接裝置上，所述第二連接裝置對應(yīng)所述聲壓腔設(shè)置有通孔，所述第二連接裝置與所述表體之間設(shè)置連接桿。

優(yōu)選的，所述第二連接裝置上設(shè)置有與所述殼體相匹配的凹槽，所述換能器安裝在所述凹槽內(nèi)。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)能孔與所述通孔之間設(shè)置聲壓管。

優(yōu)選的，所述第一連接裝置與所述第二連接裝置均為法蘭。

優(yōu)選的，所述第一腔室內(nèi)填充環(huán)氧樹脂膠。

優(yōu)選的，所述金屬膜的厚度為0.1-1mm。

優(yōu)選的，所述旋渦發(fā)生體為三角柱型。

優(yōu)選的，所述通孔邊緣與所述換能器之間設(shè)置密封圈。

工作原理

當(dāng)流體以一定的流速經(jīng)過表體時，在旋渦發(fā)生體的兩側(cè)產(chǎn)生兩排非對稱的交替旋渦，從而產(chǎn)生流體振動，流體振動形成的波能量經(jīng)過旋渦發(fā)生體兩側(cè)的聲壓管交替地作用在聲波動能換能器上從而形成交替變化的電荷信號，經(jīng)檢測電路放大、濾波及整形后產(chǎn)生脈沖頻率信號，從而達(dá)到流量檢測的目的。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1)本設(shè)計(jì)的聲波動能換能器可以采用遠(yuǎn)離介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，在500℃甚至更高溫度的介質(zhì)中穩(wěn)定可靠地工作，其抗高溫、安全可靠、靈敏度高、抗振性好的特性具有良好的使用價值和市場價值；

2)本設(shè)計(jì)從結(jié)構(gòu)上看，采用圓盤式結(jié)構(gòu)，極大地提高了渦街流量傳感器的抗振性，極大改善了懸臂梁式結(jié)構(gòu)抗振性差的缺陷；

3)本設(shè)計(jì)的信號檢測由旋渦發(fā)生體兩側(cè)的聲壓管引出，在旋渦發(fā)生體兩側(cè)由于渦街的作用會交替地形成負(fù)壓，達(dá)到一種呼吸吞吐的效果，從而起到對聲壓管的不停沖刷作用，因此本發(fā)明還具有非常良好的自清掃能力，可以適應(yīng)更惡劣的工作環(huán)境，具有非常好的市場應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是渦街流量傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是換能器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是換能器俯視圖；

圖4是第二連接裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是表體結(jié)構(gòu)示意圖

其中：

1-表體；11-旋渦發(fā)生體；12-導(dǎo)能孔；21-上殼；22-下殼；23-聲壓腔；24-第一腔室；25-壓電陶瓷片；26-導(dǎo)線孔；27-導(dǎo)線；28-金屬膜；3-檢測電路；41-第一連接裝置；42-第二連接裝置；43-換能器安裝腔；44-通孔；45-安裝孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。