[其他]压电晶体检测式涡街流量变送器

说明书

本实用新型涉及一种适用于气体、液体、蒸汽等多种介质检测的流量计量仪表。它具有抗震性能好、使用温度范围宽的特点。

现有的涡街流量变送器采用的检测方式有：热敏电阻检测式、电阻应变片检测式、压电晶体检测式等。其中压电晶体检测式较其它检测方式具有使用温度范围宽、介质适应性强、可靠性高等优点。现有的压电晶体检测式涡街流量变送器的结构有两种：一种是采用一端插入一端铰链支承方式固定旋涡发生体，并在旋涡发生体内直接安装压电晶体，来检测旋涡发生体内部的交变应力。另一种是将压电晶体安装在一个探头内，以探头作为一个受力件，由压电晶体来感受作用在探头上的交变升力，而使探头在轴线方向上产生形变。这两种采用压电晶体检测式的涡街流量变送器，前者抗震性能差，后者的抗震性能好。但具有工艺复杂，不易实施和成本高等缺点。

研制本实用新型的目的在于向社会推出一种抗震性能好、介质适应性强和温度范围宽，口径为φ40～φ300mm的压电晶体检测式涡街流量变送器。通过采用新型结构，开发新的封装工艺，简化工艺过程，使其适应于不同类型的压电晶体和现有的工艺条件，以便提高该变送器的经济指标。

为实现上述目的，本实用新型是以如下方式完成的：

1.本涡街流量变送器利用主探头传递旋涡引起的交变升力，同时由压电晶体检测出主探头内的交变应力。另外采用了对称悬臂梁结构（主探头和副探头组成了两个对称的悬臂梁）。这样管道震动所产生的作用在两个探头上的惯性力，方向一致，大小相等。即震动引起的惯性力对两个探头所产生的弯矩分布是对称的。将两个压电晶体置于两个探头的等弯矩截面上。对震动引起的惯性力来说，它使得两个探头内的压电晶体输出共模的电荷信号。但主探头内的压电晶体上还叠加有作用在主探头上旋涡引起的交变升力所产生的电荷信号。将两个压电晶体上的电荷信号经电荷放大器送入差动放大器。震动引起的共模信号被扼制，而仅输出涡街信号。为了克服加工精度等因素对对称性的影响，将接收副探头信号的电荷放大器输出端接一电位器（见图3）。可根据实际情况实施调整。另外，由于探头的质量比整个旋涡发生体的质量小得多，在相同加速度作用的条件下，探头上所受到的力比旋涡发生体上所受到的力小得多，即这种结构震动信号本身就小。

2.本实用新型所用的压电晶体为薄片形，其平面垂直于探头轴线方向安装，主、副探头及内部的压电晶体对称设置，并采用了与其相适应的探头几何形状。压电晶体上的四块电极对称设置，在一定方向有自补偿的效果。

3.本实用新型在压电晶体封装工艺方面采用了过渡电极的方法，将导线焊接于过渡电极上，避免导线和压电晶体的极板直接发生联系。使其适应于不同类型的压电晶体。

另外，本涡街流量变送器的检测放大器及相关电路采用了本质安全型的防爆设计，使之应用范围更加广泛。

本实用新型的具体结构用以下实施例及其附图作进一步的详细描述。

图1是本实用新型的一种具体结构的装配图。

图2是本实用新型的主探头和副探头组装图。

图3是检测放大器电路方块图。

图1是以φ50mm口径为例的压电晶体检测式涡街流量变送器。图中②是表体，它通过双头螺栓与焊在管道上的凹台法兰连接。图中的①

是旋涡发生体，用螺钉将①固定在表体上。二者之间用“0”形圈密封。①为一非流线体，其截面形状，可以是三角形、矩形或T形。本实施例采用三角形，它的迎流面宽度d和变送器口径D保持一定比例关系（d／D＝0.28）。旋涡发生体迫使通过变送器的流体交替产生旋涡。由于旋涡的出现。流体中形成的交变升力，通过旋涡发生体上的椭圆孔，作用在主探头③上。副探头④与主探头③对称，用螺钉将两个探头固定在表体上。主探头与表体之间用“0”型密封圈密封。护罩⑤和接头⑥将检测放大器⑦与表体连为一体。

图2中的结构相互对称，其中主探头①的材料可以是不锈钢或其它耐腐蚀性能好的金属材料。本例采用不锈钢。图中⑤是绝缘体，其材料可用塑料或有较好传递应力性能的其它绝缘材料。本例采用塑料。图中的②是过渡电极，它是与压电晶体半月形极板形状相似的不锈钢薄片。⑦是过渡电极上的导线，用点焊方式焊在过渡电极上。④是卡母。⑥是副探头。③是压电晶体，用粘接方式把⑤、②、③粘结为一体，固定在主探头内。作用在主探头上的交变升力使主探头内部产生交变应力，通过绝缘体和过渡电极传递到压电晶体上产生电荷信号，并由导线传递给检测放大器。副探头的内部结构与主探头相同。