[发明专利]一种智能管道流速监测仪

摘要

本发明涉及一种智能管道流速监测仪，属流体监测领域。管道内的内筒被隔板分成左右腔，左腔内装有电路板、端部装有左端盖；销轴的左右半轴上分别套有缓冲弹簧和平衡弹簧，左半轴经左端盖伸出、端部安装有激励器，右半轴从隔板伸入右腔；右端盖将两个外框和至少一个内框压接在右腔内；相邻内外框及内框间都压接有金属基板，金属基板的悬臂梁与压电晶片粘接成压电振子，悬臂梁另一端固定在右半轴上；外框一侧及内框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；压电振子结构合理，发电量大、可靠性高。

主权项

1.一种智能管道流速监测仪，其特征在于：管道内壁经筋板固定有内筒，设有导向孔和走线孔内的隔板将内筒分隔成左腔和右腔；左腔内部安装有带发射单元的电路板、端部安装有左端盖；销轴轴肩将销轴分成左半轴和右半轴，左右半轴上分别套有缓冲弹簧和平衡弹簧；左半轴经左端盖中心孔从左腔伸出、端部安装有激励器；右半轴从隔板导向孔伸入右腔，右腔端部安装有右端盖，右端盖将两个外框和至少一个内框压接在右腔内；外框和相邻的内框之间、以及两相邻内框之间都压接有金属基板，金属基板上的金属悬臂梁与所粘接的压电晶片构成压电振子，金属悬臂梁的另一端固定在右半轴上；外框一侧及内框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；额定流速下销轴所受流体力等于所受平衡弹簧力与缓冲弹簧力之差、压电振子静变形量为零、且激励器直径为D＝(200～5000)μ/(ρv₀)，所测得管道内流体的流速为v＝f_lD/S_t，式中ρ为流体密度、μ为流体动力粘度，S_t为与结构及流体性能相关的系数，f_l为流体流过激励器时所引起的振动频率，v₀为额定流速。