CN101699225B - 一种涡街流量传感测量方法及专用传感器 - Google Patents

一种涡街流量传感测量方法及专用传感器 Download PDF

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Abstract

本发明为一种涡街流量传感测量方法及专用传感器，属于流量传感器领域，主要包括基座及安装座，特点是压电信号发生装置通过压圈安装在立式的安装孔内，由一个设置有两组导电区域的绝缘片及两个分别设置有两组压电区域的压电片组成，导电区域与压电区域的接触处插入信号电极片，输出包含振动信号的流量信号，基座上引出接地电极片；信号电极片及接地电极片输出后外接分析电路，通过转换放大后，由中央处理器进行处理，输出标准流量信号。实现了流量信号与振动信号的同位置测量，解决了信号较小，抗干扰、抗振动能力差以及下限较高的问题。

Description

一种涡街流量传感测量方法及专用传感器
技术领域
本发明属于流量传感器领域，特别是一种测量气体、液体、蒸汽等介质的涡街流量传感测量方法。本发明还涉及使用该方法的专用传感器装置，特别是一种压电式传感器。
背景技术
涡街流量传感器以其测量精度高，压力损失小，维护量低等优点，应用量逐年增加。目前采用的涡街流量传感测量方法，一种是将压电材料制作的流量传感器插入管道或三角柱内部的方式对流量信号进行测量，该方式由于考虑到压损以及三角柱的结构限制，使得压电片设计较小，从而带来受力面积小、压电信号小的缺点，遇有较强的振动等杂波信号时，很难进行处理，同时信号小也在很大程度上影响了流量下限的测量；另一种方式是将传感器固定在三角柱的上面，压电片采用与管道平行放置的方式进行测量，虽解决了流量下限高、信号小的问题，但对于消除杂波信号以及振动信号的干扰问题没有得到很好解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测量气体、液体、蒸汽等介质的涡街流量传感测量方法，实现了流量信号与振动信号的同位置测量，能够最大程度的消除振动信号对测量的影响。本发明还涉及应用该方法的专用涡街流量传感器。
本发明是这样实现的：
一种涡街流量传感测量方法，其特征在于：压电片接受流体横向的流量信号和振动信号；所述压电片采用两个，中间设置带有导电区域的绝缘片；每个压电片上设置两组压电区域，压电区域输出包含振动信号的流量信号，通过转换放大后，由中央处理器进行处理，消除振动信号后输出标准流量信号。
应用涡街流量传感测量方法的专用涡街流量传感器，主要包括基座及安装座，其特征在于：安装座上设置有立式的安装孔，安装孔内通过左右两个压圈紧固压电信号发生装置；该装置由中间的圆形绝缘片及左右两侧的圆形压电片组成；每个压电片上对称设置两组压电区域，所述绝缘片上相应对称设置有两个导电区域；在绝缘片的导电区域与压电片的两个压电区域接触处分别相应引出两根信号电极片，基座外壳上引出一根接地电极片；信号电极片及接地电极片引出后通过接线端子外接分析电路。
本发明采用上述方案后，实现了流量信号与振动信号的同位置测量，能输出较大幅值的电荷信号，在最大程度上消除振动信号对测量的影响，信号质量明显改善，机电转换效率高，无感受力机械滞后动作。同时压电片立式纵向设置，减小了杂波的输出幅值，有效提高了传感器的线性度和重复性，解决了信号较小，抗干扰、抗振动能力差以及测量下限较高的问题，可用于复杂工况条件下的流量测量。适用于Φ25-Φ300mm各种管径流体的测量。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图，图2为图1沿A-A的剖视图，图3为图2沿B-B的剖面图，图4为分析电路的原理方框图。
附图中，1为基座、2为安装座、3为压圈、4为绝缘片、5为压电片、6为信号电极片、7为导电区域、8为压电区域、9为接地电极片、10为圆环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。
本发明是用于测量气体、液体、蒸汽等介质的涡街流量传感器，如图1所示，主要包括基座1、安装座2及压电信号发生装置，基座1为圆柱形，安装座2为条形，二者采用精压件一体的结构。如图2所示，安装座2上设置有一个相通的安装孔，安装孔立式设置，形成一个立式的圆柱孔。如图1所示，所述压电信号发生装置由中间的圆形绝缘片4及两侧的圆形压电片5组成，形成两个压电片5包裹中间绝缘片4结构，圆周外围由一个圆环10套装，使之形成一体。圆环10连同压电环设置在安装孔内，两侧分别通过压圈3紧固，避免了填料封装受温度变化的影响，解决了高温下绝缘阻抗下降的问题。如图2所示，压圈3采用螺纹结构旋装在安装孔内，从而使得压电片5被紧固并形成立式轴向设置，接受流体横向的流量信号和振动信号。如图3所示，每个压电片5上对称设置且均匀分布有两组压电区域8，每个压电片5外部提供了两个受力面，同时提供两个压电区域，分别感受相同的升力和相同的振动干扰信号，内部的两个压电区域与绝缘片4的两个导电区域相对应，信号电极片6插入导电区域与压电区域之间，信号电极片6穿过圆环10引出到接线端子，实现了流量信号与振动信号的相同位置测量，可有效消除振动给测量带来的影响。压电区域分别产生压电信号，信号可单独输出，也可组合输出：
组合输出时，如图3所示，压电片5中间的绝缘片4上对称设置且均匀分布有两组相应的导电区域7，每组导电区域7在绝缘片4上制作时内外相通；一组导电区域7用于连通两个压电片5内部同侧的相应两组压电区域，该两组压电区域组合成一路信号经过插入其间的信号电极片6输出；绝缘片4上另一组导电区域，用于连通两个压电片5内部同侧的另外两组压电区域，该两组压电区域组合成另一路信号经过插入其间的另一个信号电极片6输出；接地电极片9连通基座1的外壳；信号电极片6及接地电极片9引出后通过接线端子外接分析电路。如图4所示，分析电路由电荷/电压变换器、电压放大器、A/D转换器、中央处理器及D/A转换器组成。压电区域接受的包含振动信号的流量信号由信号电极片6输出，先转换为电压信号，通过增益调整，对电压信号进行放大；通过调整采样将电压信号转换为数字信号，由中央处理器对振动信号及流量信号进行处理，消除振动信号后输出脉冲流量信号，也可将脉冲信号转换为4-20mA信号或其他模拟信号，作为标准流量信号输出。
单独输出时，四个压电区域分别输出包含振动信号的流量信号，通过转换放大后，由中央处理器进行处理，最后输出脉冲信号或标准流量信号。

Claims (4)

1.一种涡街流量传感测量方法，采用两个压电片，两个压电片中间设置带有导电区域的绝缘片；每个压电片上设置两组压电区域，压电片接受流体横向的流量信号和振动信号，其特征在于：两个压电片上对应的两组压电区域，经绝缘片上的一个导电区域连通后组合输出一路包含振动信号的流量信号；两个压电片上另外两组对应的压电区域，经绝缘片上的另一个导电区域连通后组合输出另一路包含振动信号的流量信号，通过转换放大后，由中央处理器进行处理，消除振动信号后输出标准流量信号。
2.应用权利要求1所述的一种涡街流量传感测量方法的专用涡街流量传感器，主要包括基座(1)及安装座(2)，其特征在于：安装座(2)上设置有立式的安装孔，安装孔内通过左右两个压圈(3)紧固压电信号发生装置；该装置由中间的圆形绝缘片(4)及左右两侧的圆形压电片(5)组成；每个压电片(5)上对称设置两组压电区域(8)，所述绝缘片(4)上相应对称设置有两个导电区域(7)；在绝缘片(4)的导电区域(7)与压电片(5)的两个压电区域(8)接触处分别相应引出两根信号电极片(6)，基座(1)外壳上引出一根接地电极片(9)；信号电极片(6)及接地电极片(9)引出后通过接线端子外接分析电路。
3.根据权利要求2所述的涡街流量传感器，其特征在于：所述压电信号发生装置由一个圆环(10)装在一起，信号电极片(6)穿过圆环(10)引出到接线端子。
4.根据权利要求2所述的涡街流量传感器，其特征在于：所述压圈(3)通过螺纹结构旋装在安装孔内。
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