专利名称：具有抗振动结构的涡街流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是涡街流量计仪表，具体的是具有抗振的结构形式，能减小或消除 振动噪声的涡街流量计传感器。
背景技术：
涡街流量计是利用测量管道中流体在发生体两侧分离出的卡曼涡街，而涡街旋涡 频率与流速成正比，通过测量传感器输出信号的频率来测量流体流速的。在涡街流量计的 发展中，振动问题、电磁干扰问题、测量下限问题是阻碍涡街流量计发展、应用的主要因素。在各种检测涡街频率信号方式中，以应力式涡街流量计对测量流体和工艺条件的 适应性最强，其应用最为广泛，而对应力式涡街流量计，振动问题更显得尤为突出，可以说 解决振动问题是应力式涡街流量计，乃至所有涡街流量计的关键技术所在。目前应力式涡街流量计普遍采用压电陶瓷做为应力的检测元件。应用它可检测压 力、加速度、振动等。由此可见，如何从根本减小或消除振动的干扰，是涡街流量检测中的核 心技术。目前，国内外专家、学者、制造商提出了许多解决振动问题的方法。如采用简支梁结构，将压电陶瓷贴在振动弯矩零点处。但这里存在着由于生产加工 和使用中发生体的沾污等因素，使振动弯矩零点偏移而不能很好地解决振动问题。采用一体型悬臂梁防振结构。即在测量探头伸入管道部分和引出部分各贴两片压 电元件，用测量探头引出部分的压电元件受到振动产生的形变，来补偿测量管道中压电元 件有振动产生的形变。但这种方法，由于管道内压电元件和管道外引出部分的压电元件所 处的流体状态不同、管道内外部分的形状、质量不同，而不可能对振动引起的干扰噪声进行 很好的补偿。采用双探头检测结构，这种检测方法由于前后两个探头上的压电元件压电特性、 温度特性不可能完全相同，且由于前后两个探头处旋涡相位差不可能是准确的180度，所 以不能完全抵消由振动产生的噪声。
发明内容
本发明的目的是针对目前使用的应力式涡街流量计抗振性能较差，而提供一种从 理论和实际应用角度来讲可极大限度地解决其振动噪声问题，提高流量信号信噪比的具 有抗振动结构的涡街流量计。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是具有抗振动结构的涡街流量计，包括表体及装设在表体内的涡街发生体、弹性膜 片、引出体和信号检测探头；表体通过管道法兰与测量管道固定连接，所述涡街发生体为三 角柱体、梯型柱体或T型几何形状结构，涡街发生体垂直于测量管道的轴向方向，发生体的 上、下两端分别与表体紧固连接；其特征在于上述信号检测探头位于涡街发生体的后面，信号检测探头的下端固定装设在一探头轴上，探头轴的轴线与信号检测探头的轴线同心，探头轴的轴线与测量管道的轴线垂直， 探头轴的下端与表体通过可转动的滑体支撑联接；信号检测探头的上端设置一个楔形槽，楔形槽内装设有绝热材料，绝热材料的上 面设置有引出体，引出体的下端具有凸形楔，凸形楔装设在具有绝热材料的楔形槽内，迎对 流体U方向的引出体的平面上对称地粘贴性能完全对称、材质相同的一号压电元件和二号 压电元件，一号、二号压电元件的信号引线外接涡街流量计转换器。上述弹性膜片为喇叭口形，弹性膜片的上口外缘与表体上口法兰内沿固定连接， 弹性膜片的下口内缘与信号检测探头的中部固定连接。上述信号检测探头可为菱形体、或其他对称的多棱体。上述信号检测探头的轴线与测量管道的轴线垂直。本发明的原理本发明利用结构上的设计，使得振动噪声所引起的压电元件电荷的变化可相互抵 消，检测出压电元件的电荷变化完全是由流体而产生的真实流量信号。抗振动原理当流体在管道中流动时，在涡街发生体两侧产生交替的旋涡，使信号 检测探头左右交替摆动，摆动的频率即是旋涡脉冲的频率。而左右摆动在信号检测探头引 出体一侧产生压缩应力YSL，在引出体另一侧产生拉伸应力LSL从而在引出体平面上产生 转动力矩(如图6所示)，进而会在一、二号压电元件上产生周期性交变的极性相反的电荷 +QH和-QH变化(如图7所示)，通过测得一、二号压电元件间电荷变化的频率，便可推算出 流体的平均流速，而不管是水平振动还是垂直振动，都不能产生扭矩，这些振动都只是在压 电元件上产生极性相同的电荷变化(如图8所示)，其电荷差为0。因而，也不会引起一、二 号压电元件上极性相反的电荷变化。取两个压电元件上电荷的差值(如图7所示)，用于检 测旋涡的脉冲信号。从原理上讲，能完全消除振动噪声的影响。检测体积流量原理当信号检测探头与涡街发生体的几何尺寸与距离选择合适 时，流体流动时在涡街发生体后可产生强烈、稳定的卡曼涡街。当旋涡从涡街发生体两边交 替分离时，在涡街发生体两侧产生的交变压力差，会使后面的信号检测探头受到一种转动 力矩作用，引起引出体上两个压电元件极性相反的电荷变化，通过检测两个压电元件的电 荷变化，从而测出旋涡的脉冲信号频率，推算出流体的流速和流量。而做为水平、垂直安装 的涡街流量计，其振动方向为水平方向或垂直方向，水平振动对信号检测探头不能产生转 动力矩，垂直振动对信号检测探头也不能产生转动力矩，只有流体流动产生的旋涡能在后 面的探头上产生转动力矩。检测质量流量原理利用上述涡街流量传感器，测出旋涡在涡街发生体上产生的 交变的升力FL，
权利要求
具有抗振动结构的涡街流量计，包括表体(2)及装设在表体(2)内的发生体(3)、弹性膜片(4)、引出体(5)和信号检测探头(14)；表体(2)通过管道法兰(13)与测量管道(12)固定连接，所述发生体(3)为三角柱体、梯型柱体或T型几何形状结构，发生体(3)垂直于测量管道(12)的轴向方向，发生体(3)的上、下两端分别与表体紧固连接；其特征在于上述信号检测探头(14)位于发生体(3)的后面，信号检测探头(14)固定装设在一探头轴(15)上，探头轴(15)的轴线与信号检测探头(14)的轴线同心，探头轴(15)的轴线与测量管道(12)的轴线垂直，探头轴(15)的下端与表体(2)通过可转动的滑体(1)支撑联接；信号检测探头(14)的上端设置一个楔形槽(6)，楔形槽(6)内装设有绝热材料(7)，绝热材料(7)的上面设置有引出体(5)，引出体(5)的下端具有凸形楔，凸形楔装设在具有绝热材料(7)的楔形槽(6)内，迎对流体U方向的引出体(5)的平面上对称地粘贴性能完全对称、材质相同的一号压电元件(9)和二号压电元件(10)，一号、二号压电元件(9)、(10)的信号引线(8)外接涡街流量计转换器。
2.根据权利要求1所述的具有抗振动结构的涡街流量计，其特征在于上述弹性膜片 ⑷为喇叭口形，弹性膜片⑷的上口外缘与表体上口法兰(11)内沿固定连接，弹性膜片 (4)的下口内缘与信号检测探头(14)的中部固定连接。
3.根据权利要求1所述的具有抗振动结构的涡街流量计，其特征在于上述信号检测 探头(14)为菱形体、三角形体或其他对称的多棱体。
4.根据权利要求1所述的具有抗振动结构的涡街流量计，其特征在于上述探头轴 (15)的轴线与测量管道(12)的轴线垂直。
全文摘要
具有抗振动结构的涡街流量计，信号检测探头位于涡街发生体的后面，其下端固定装设在一探头轴上，信号检测探头的上端与圆形弹性膜片固定连接，信号检测探头的上端设置楔形槽，内装设有绝热材料，绝热材料上面设置有引出体，引出体下端具有凸形楔且装设在具有绝热材料的楔形槽内，信号检测探头引出体的平面上对称地粘贴两个压电元件。本发明设计合理、构思巧妙、用料少、制作容易，使用方便，实用性很强，本发明适宜相关流体的测量。
文档编号G01F1/32GK101995272SQ20091001354
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者刘克金 申请人:沈阳兰申电器有限公司