CN100472190C - 电磁式谐振筒质量传感器 - Google Patents

Abstract

电磁式谐振筒质量传感器，涉及一种质量传感器。提供一种采用电磁式谐振筒的测量质量的传感器。设有测量筒、参考筒和底座，测量筒和参考筒设于底座上；测量筒设测量振动筒、测量套环、测量激振与拾振元件、测量保护罩、测量接线端子，测量振动筒接测量套环，测量保护罩接测量套环，测量激振与拾振元件固定在圆柱内并安装在测量振动筒的内腔中，测量激振与拾振元件的电极通过导线接测量接线端子；参考筒设有参考振动筒、参考套环、参考激振与拾振元件、参考保护罩和参考接线端子，参考振动筒接参考套环，参考保护罩接参考套环；参考激振与拾振元件固定在圆柱内并安装在参考振动筒的内腔中，参考激振与拾振元件的电极通过导线接参考接线端子。

Description

电磁式谐振筒质量传感器

技术领域

本发明涉及一种质量传感器，特别是涉及一种采用电磁式的谐振筒质量传感器。

背景技术

质量的测量是一种重要的工作，已有不少相关的产品和报道。

日本碍子株式会社在公开号为CN1243573的发明专利申请中提供一种质量传感器，在一个传感片的至少一个片表面的至少一部分上设置有一个压电元件，至少一个片状膜片的一个侧面与传感片的一个侧面相连，使得膜片的片表面垂直于传感片的片表面，传感片的另一侧面与一个传感器基体相连，传感片、膜片和压电元件组成一个共振部分。

日本碍子株式会社在公开号为CN1250156的发明专利申请中提供一种质量传感器，包括：一个连接平板，其上具有一个或多个切口和/或开口区，和/或其上具有薄壁区域和厚壁区域；一个膜片，在侧面与连接平板彼此相连；一个传感平板，在传感平板的至少一个表面上的至少一部分上提供有压电元件，在与膜片和连接平板的连接方向垂直的方向上传感平板的侧面与连接平板的相对方彼此相连；一个传感器基片，与连接平板以及传感平板的侧面的至少一部分相连；其中膜片，连接平板，传感平板和压电元件形成谐振区。

日本碍子株式会社在公开号为CN1253621的发明专利申请中提供一种双头质量传感器，一个第一连接片在对应的侧边与一个第一膜片相连，一个第二连接片在对应的侧边与一个第二膜片相连，沿与各个连接片与各个膜片的连接方向垂直的方向跨接在第一连接片与第二连接片之间的一个谐振部分至少在第一连接片和第二连接片的侧边的一部分上与一个传感器基板相连，谐振部分包括第一连接片、第二连接片、第一膜片、第二膜片和一个第一传感片以及设置在第一传感片的至少一个平面表面上的一个主元件。

中国科学院安徽光学精密机械研究所在公开号为CN1755361的发明专利申请中提供一种基于弹性质量系统的质量传感器，一个空心锥形管的锥底端固定在框架上，锥尖端固定一个滤膜，其锥形管的颈部两侧安装有二块磁钢。

众所周知，振动筒传感器最早起源于英国，用于测量流体压力和密度。它是利用振动筒的固有振动频率进行测量的，在激振力的作用下，振动筒以其固有振动频率振动，当被测压力或密度发生变化时，振动筒的应力随之改变，其谐振频率也会发生变化。检测元件将振动筒的振动频率检测输出。目前国内外还未见有关振动筒传感器用于测量质量的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用电磁式谐振筒的测量质量的传感器。

本发明设有测量筒、参考筒和底座，测量筒和参考筒设于底座上。

测量筒设有测量振动筒、测量套环、测量激振与拾振元件、测量保护罩、测量接线端子，测量振动筒与测量套环固定连接，测量保护罩与测量套环连接；测量激振与拾振元件固定在圆柱内，作为一个整体安装在测量振动筒的内腔中，测量激振与拾振元件的电极通过导线与测量接线端子连接，测量接线端子与测量套环保持绝缘。测量激振与拾振元件用于测量振动激励和检测，测量激振与拾振元件为由软磁体材料的铁芯和线圈构成的电磁元件。

参考筒设有参考振动筒、参考套环、参考激振与拾振元件、参考保护罩和参考接线端子，参考振动筒与参考套环固定连接，参考保护罩与参考套环连接；参考激振与拾振元件固定在圆柱内，作为一个整体安装在参考振动筒的内腔中，参考激振与拾振元件的电极通过导线与参考接线端子连接，参考接线端子与参考套环保持绝缘。参考激振与拾振元件用于参考振动激励和检测，参考激振与拾振元件为由软磁体材料的铁芯和线圈构成的电磁元件。

测量振动筒与测量套环最好以焊接形式固定连接，测量保护罩与测量套环最好以螺纹形式连接，防止测量振动筒因外部因素而受损。测量激振与拾振元件通过环氧树脂固定架与法兰固定在一起，测量激振与拾振元件的线圈以锡焊形式与测量接线端子连接，用环氧树脂将接线端子与测量套环保持绝缘。参考振动筒与参考套环最好以焊接形式固定连接，参考保护罩与参考套环最好以螺纹形式连接，防止参考振动筒因外部因素而受损。参考激振与拾振元件通过环氧树脂固定架与法兰固定在一起，参考激振与拾振元件的线圈以锡焊形式与参考接线端子连接，用环氧树脂将接线端子与参考套环保持绝缘。

在测量振动筒上可设通气口，测量振动筒内腔经过通气口与外部大气连通，在参考振动筒上可设通气口，参考振动筒内腔经过通气口与外部大气连通。

使用时，可将吸附膜或被测物质通过涂敷、电镀、溅射等方式附着在测量振动筒工作壁的外表面上，具体位置可以根据情况附着在测量振动筒工作壁的上、中、下部或全部表面。吸附膜的形状可以是一个或几个环状，也可以是一个或几个块状。整个测量振动筒通过螺钉固定在底座上。

在底座上的测量筒一侧设参考筒，其目的是为了补偿周围环境等因素的影响，提高测量精度和抗干扰性，形成测量与参考双振动筒结构的质量传感器，参考筒用螺钉固定在底座上。

在测量时，取下测量筒和参考筒的保护罩，将吸附膜或被测物质直接附着在测量振动筒工作壁的外表面上。通过检测测量振动筒的谐振频率信号，测出物质的质量和粘弹动力特性。

本发明是在公知的振动筒压力传感器的基础上改进而来的。电磁式谐振筒质量传感器依然采用固定悬臂式振动筒，将吸附被测物质的吸附膜附着在测量振动筒工作壁的外表面上，或者将被测物质直接附着在测量振动筒工作壁的表面上。铁芯和线圈构成的测量激励振动和检测振动的元件，用环氧树脂固化在一起呈圆柱状，激振元件位置对应在测量振动筒的应力最大位置，激振元件通电后产生的电磁力使测量振动筒振动，通过振动筒与拾振元件耦合，拾振元件检测测量振动筒的频率，经运放组成一个正反馈电路，使测量振动筒工作在谐振频率上。

在测量物质的质量时，当吸附膜吸附了被测物质(或振动筒表面附着上被测物质)后，测量振动筒的谐振频率发生变化，所以可以通过检测测量振动筒的谐振频率的变化量，测量出吸附膜吸附的质量大小。

由于测量振动筒的谐振频率除了与吸附膜有关外，还受到周围介质、环境等因素影响，因此本发明增加了一个参考筒用来补偿周围环境等因素的影响，提高测量精度和抗干扰性。参考筒的参考振动筒表面没有吸附膜，也不附着被测物质。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为吸附膜或被测物质设于测量振动筒外筒壁的示意图。在图3中，a为测量振动筒工作壁的上部，b为测量振动筒工作壁的中部，c为测量振动筒工作壁的下部，d为测量振动筒工作壁的全部。

具体实施方式

如图1～3所示，本发明设有测量筒A、参考筒B和底座6，测量筒A和参考筒B设于底座6上。测量筒A由测量振动筒8、测量套环10、测量保护罩9、圆柱形环氧树脂固定架2、法兰5、测量激振与拾振元件7和测量接线端子3组成，测量振动筒8内腔经过通气口4与外部大气连通。测量振动筒8与测量套环10以焊接形式固定连接，测量保护罩9与测量套环10以螺纹形式连接，防止测量振动筒因外部因素而受损。测量激振与拾振元件7，用圆柱形环氧树脂固定架2与法兰5固定在一起，线圈导线以锡焊形式与测量接线端子3连接，用环氧树脂将接线端子3与测量套环10保持绝缘。吸附膜或被测物质1可以通过涂敷、电镀、溅射等方式附着在测量振动筒工作壁的表面上，具体位置可以根据情况附着在测量振动筒工作壁的上、中、下部或全部表面。吸附膜的形状可以是一个或几个环状，也可以是一个或几个块状。整个测量振动筒通过螺钉固定在底座6上。

参考筒B的结构与测量筒A完全相同。参考筒B设有参考振动筒18、参考套环20、参考振动激励和检测的压电元件17(简称为激振与拾振元件)、参考保护罩19、圆柱形环氧树脂固定架12、法兰15和参考接线端子13，参考振动筒18上设通气口14，参考振动筒18内腔经过通气口14与外部大气连通，参考振动筒18与参考套环20固定连接，参考保护罩19与参考套环20连接。参考激振与拾振元件17设在参考振动筒18工作壁表面上，参考激振与拾振元件17的电极通过导线与参考接线端子13连接，参考接线端子13与参考套环20保持绝缘。

在测量时，取下测量筒A的测量保护罩9和参考筒B的参考保护罩19，将吸附膜或被测物质1直接附着在测量振动筒工作壁的外表面上(参见图3)。通过检测测量振动筒的谐振频率信号测出物质的质量和粘弹动力特性。

Claims (10)

1.电磁式谐振筒质量传感器，其特征在于设有测量筒、参考筒和底座，测量筒和参考筒设于底座上；测量筒设有测量振动筒、测量套环、测量激振与拾振元件、测量保护罩、测量接线端子，测量振动筒与测量套环固定连接，测量保护罩与测量套环连接；测量激振与拾振元件固定在圆柱内，作为一个整体安装在测量振动筒的内腔中，测量激振与拾振元件的线圈通过导线与测量接线端子连接，测量接线端子与测量套环保持绝缘；参考筒设有参考振动筒、参考套环、参考激振与拾振元件、参考保护罩和参考接线端子，参考振动筒与参考套环固定连接，参考保护罩与参考套环连接；参考激振与拾振元件固定在圆柱内，作为一个整体安装在参考振动筒的内腔中，参考激振与拾振元件的线圈通过导线与参考接线端子连接，参考接线端子与参考套环保持绝缘。

2.如权利要求1所述的电磁式谐振筒质量传感器，其特征在于测量振动筒与测量套环以焊接形式固定连接。

3.如权利要求1所述的电磁式谐振筒质量传感器，其特征在于测量保护罩与测量套环以螺纹形式连接。

4.如权利要求1所述的电磁式谐振筒质量传感器，其特征在于测量激振与拾振元件通过圆柱与法兰固定在一起，圆柱为环氧树脂固定架，测量激振与拾振元件的线圈以锡焊形式与测量接线端子连接，用环氧树脂将接线端子与测量套环保持绝缘。

5.如权利要求1所述的电磁式谐振筒质量传感器，其特征在于参考振动筒与参考套环以焊接形式固定连接。

6.如权利要求1所述的电磁式谐振筒质量传感器，其特征在于参考保护罩与参考套环以螺纹形式连接。

7.如权利要求1所述的电磁式谐振筒质量传感器，其特征在于参考激振与拾振元件通过圆柱与法兰固定在一起，圆柱为环氧树脂固定架，参考激振与拾振元件的线圈以锡焊形式与参考接线端子连接，用环氧树脂将接线端子与参考套环保持绝缘。

8.如权利要求1所述的电磁式谐振筒质量传感器，其特征在于在测量振动筒上设通气口，测量振动筒内腔经过通气口与外部大气连通，在参考振动筒上设通气口，参考振动筒内腔经过通气口与外部大气连通。

9.如权利要求1所述的电磁式谐振筒质量传感器，其特征在于测量激振与拾振元件为由软磁体材料的铁芯和线圈构成的电磁元件。

10.如权利要求1所述的电磁式谐振筒质量传感器，其特征在于参考激振与拾振元件为由软磁体材料的铁芯和线圈构成的电磁元件。

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