[发明专利]一种基于压电梁的智能管道流监测仪

摘要

本发明涉及一种基于压电梁的智能管道流监测仪，属流体监测领域。管道内壁上装有扰流体和内筒，内筒两端装有端盖，左端盖上装有传感器及电路板；左端盖中心孔中套有销轴，销轴两端套有弹簧；销轴左端装有激励器、右端焊有左侧板，左侧板外缘上依次装有隔板和右侧板；左右侧板与隔板间及两相邻隔板间压接有金属基板，基板上的悬臂梁与压电晶片粘接成压电振子，压电振子端部装有质量块；左右侧板一侧及隔板两侧都设有限位面和沉槽。优势特色：利用耦合作用同步实现发电及流速自测量，可实现真正意义的流速在线监测；监测仪沿管道长度方向配置，结构简单、径向尺度小、易通过多压电振子获得所需能量及带宽；压电振子结构合理，发电量大、可靠性高。

主权项

1.一种基于压电梁的智能管道流监测仪，其特征在于：管道内壁上安装有圆柱形扰流体和内筒，扰流体轴心与内筒中线相互垂直；内筒两端安装有左右端盖，左端盖上安装有温度传感器、压力传感器及带有发射单元的电路板；左端盖中心孔中套有销轴，销轴左右两端分别套有缓冲弹簧和平衡弹簧，销轴左端安装有激励器、右端焊接有左侧板；缓冲弹簧两端分别顶靠在激励器和左端盖上，平衡弹簧两端分别顶靠在左端盖和左侧板上；左侧板外缘上依次安装有隔板和右侧板；左右侧板与隔板之间、以及两相邻隔板之间均压接有金属基板，金属基板上的悬臂梁与所粘接的压电晶片构成压电振子，压电振子自由端安装有质量块，各压电振子端部的质量块质量不同；左右侧板的一侧及隔板两侧都设有形状尺度及数量相同的限位面和沉槽；沉槽平面尺寸大于压电晶片、小于金属悬臂梁，限位面为圆弧面；压电晶片为0.2～0.3mm的PZT4、金属基板为铍青铜，金属基板与压电晶片的厚度之比为1～2.5，限位面的合理曲率半径为其中α＝h_m/h_p为厚度比，h_m和h_p分别为金属基板和压电晶片厚度；各压电振子之间经导线相互并联后再与电路板连接；管道流速为v＝f_lD/S_t，式中S_t为与结构及流体相关的系数，f_l为流体所引起的激励器振动频率，D＝(200～5000)μ/(ρv₀)为扰流体的直径，ρ为流体密度，μ为流体动力粘度，v₀流体的额定流速。