CN112834570A - 一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于检测技术领域，一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置，包括激励电路、压电元件和解调电路；压电元件正负电极连接于激振电路两个驱动引脚，压电元件的反馈电极连接于激振电路的反馈引脚；电压电元件驱动信号的电压信号送入解调电路，压电元件为气、液介质检测的敏感元件，压电元件设在待检测的介质中。本发明采用自激式压电元件作为气液检测的敏感元件，结构为压电陶瓷材料和弹性金属材料粘接而成，具有环境适应性强的优点；依据被检测对象的密度、粘度等物理特性，具有适用对象广、检测灵敏、可靠性高的优点。

Description

一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置及方法
技术领域
本发明属于检测技术领域，涉及一种气液两相检测装置和方法，具体涉及一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置及方法。
背景技术
气液相检测技术广泛应用于航空、石油、化工、能源等领域，是一种必不可少的检测技术。目前气液相检测方法主要包括机械式检测、等效电导检测、光电折射式检测、声波检测、电磁(光)波检测等，每种检测方法具有不同的特点和适用范围。
但目前的各类方法很多都依赖检测对象的电、光特性，因此对检测对象有一定的限制。
发明内容
本发明目的：提供了一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置及方法，不依赖检测对象的电、光等特性，具有灵敏度高、可靠性高，适用性强等优点。
本发明的技术方案是：
一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置，包括激励电路、压电元件和解调电路；压电元件正负电极连接于激振电路两个驱动引脚，压电元件的反馈电极连接于激振电路的反馈引脚；电压电元件驱动信号的电压信号送入解调电路，压电元件为气、液介质检测的敏感元件，压电元件设在待检测的介质中。
进一步的，压电元件是圆形薄片结构。
进一步的，压电元件是自激式压电元件，具体是一种压电陶瓷片与薄弹性元件的组合。
压电元件安装于支撑结构上，支撑结构设在容器中，容器装有待检测的介质。
一种基于自激式压电元件的气液两相检测方法，使用上述的一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置，包括以下步骤：
步骤一，使压电元件与激振电路形成自激振荡，并自动激振在压电元件的谐振频率上，驱动压电元件在其谐振频率点产生机械振动；
步骤二，将压电元件置于需要检测的介质中；
步骤三，将压电元件两端的电压送入解调电路，解调电路根据采样电压的特征参数辨识出压电元件周围当前的介质，从而实现气、液两相介质的检测。
进一步的，实现气、液两相介质的检测的辨识方法是：根据压电元件置于气体中时的谐振频率与置于液体中时的谐振频率不同，压电元件分别置于气体和液体中时，其两端电压的特性参数存在差别；根据该差别判断介质是气体还是液体。
进一步的，特征参数是电压的频率和幅值。
进一步的，具体为：取压电元件分别在气体和液体中的电压幅值或频率特征值的中间某值，或对电压幅值或频率进行调理得到的特征值的中间某值作为判断阈值k，利用检测到或调理得到的特征值与判断阈值k值作比较，根据对比结果判定介质为气体还是液体。
本发明的优点是：
本发明采用自激式压电元件作为气液检测的敏感元件，结构为压电陶瓷材料和弹性金属材料粘接而成，具有环境适应性强的优点；依据被检测对象的密度、粘度等物理特性，具有适用对象广、检测灵敏、可靠性高的优点。
附图说明
图1是本发明的一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置的原理示意图；
图2是本发明涉及的激振电路的一种原理示意图；
其中，1—激振电路，2—压电元件，3—解调电路，4—容器。
具体实施方式
本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。
一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置，包括激励电路1、压电元件2和解调电路3；压电元件2正负电极连接于激振电路1两个驱动引脚，压电元件2的反馈电极连接于激振电路1的反馈引脚；电压电元件2驱动信号的电压信号送入解调电路3，压电元件2为气、液介质检测的敏感元件，压电元件设在待检测的介质中。
压电元件2是圆形薄片结构。
压电元件2是自激式压电元件，具体是一种压电陶瓷片与薄弹性元件的组合。
压电元件2安装于支撑结构上，支撑结构设在容器4中，容器4装有待检测的介质。
一种基于自激式压电元件的气液两相检测方法，使用上述的一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置，包括以下步骤：
步骤一，使压电元件2与激振电路1形成自激振荡，并自动激振在压电元件2的谐振频率上，驱动压电元件2在其谐振频率点产生机械振动；
步骤二，将压电元件2置于需要检测的介质中；
步骤三，将压电元件2两端的电压送入解调电路3，解调电路3根据采样电压的特征参数辨识出压电元件2周围当前的介质，从而实现气、液两相介质的检测。
实现气、液两相介质的检测的辨识方法是：根据压电元件2置于气体中时的谐振频率与置于液体中时的谐振频率不同，使得压电元件2分别置于气体和液体中时，其两端电压的特性参数存在差别；根据该差别判断介质是气体还是液体。
特征参数是电压的频率和幅值。
具体为：取压电元件2分别在气体和液体中的电压幅值或频率特征值的中间某值，或对电压幅值或频率进行调理得到的特征值的中间某值作为判断阈值k，当检测到或调理得到的特征值大于(或小于，视调理电路而异)k值，则判定介质为液体；否则判定介质为气体。

Claims (8)

1.一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置，其特征在于，包括激励电路(1)、压电元件(2)和解调电路(3)；压电元件(2)正负电极连接于激振电路(1)两个驱动引脚，压电元件(2)的反馈电极连接于激振电路(1)的反馈引脚；电压电元件(2)驱动信号的电压信号送入解调电路(3)，压电元件(2)为气、液介质检测的敏感元件，压电元件设在待检测的介质中。
2.根据权利要求1所述的一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置，其特征在于，所述的压电元件(2)是圆形薄片结构。
3.根据权利要求2所述的一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置，其特征在于，所述的压电元件(2)是自激式压电元件，具体是一种压电陶瓷片与薄弹性元件的组合。
4.根据权利要求1所述的一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置，其特征在于，压电元件(2)安装于支撑结构上，支撑结构设在容器(4)中，容器(4)装有待检测的介质。
5.一种基于自激式压电元件的气液两相检测方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的一种基于自激式压电元件的气液两相检测装置，包括以下步骤：
步骤一，使压电元件(2)与激振电路(1)形成自激振荡，并自动激振在压电元件(2)的谐振频率上，驱动压电元件(2)在其谐振频率点产生机械振动；
步骤二，将压电元件(2)置于需要检测的介质中；
步骤三，将压电元件(2)两端的电压送入解调电路(3)，解调电路(3)根据采样电压的特征参数辨识出压电元件(2)周围当前的介质，从而实现气、液两相介质的检测。
6.根据权利要求5所述的一种基于自激式压电元件的气液两相检测方法，其特征在于，实现气、液两相介质的辨识方法是：根据压电元件(2)置于气体中时的谐振频率与置于液体中时的谐振频率不同，压电元件(2)分别置于气体和液体中时，其两端电压的特性参数存在差别；根据该差别判断介质是气体还是液体。
7.根据权利要求6所述的一种基于自激式压电元件的气液两相检测方法，其特征在于，特征参数是电压的频率和幅值。
8.根据权利要求7所述的一种基于自激式压电元件的气液两相检测方法，气、液两相介质的辨识方法具体为：取压电元件(2)分别在气体和液体中的电压幅值或频率特征值的中间某值，或对电压幅值或频率进行调理得到的特征值的中间某值作为判断阈值k，利用检测到或调理得到的特征值与判断阈值k值作比较，根据对比结果判定介质为气体还是液体。
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