涡街流量传感器的制作方法

本发明涉及测量流量的传感器，具体涉及涡街流量传感器。

背景技术：

随着卡门涡街理论的推出，在流量测量领域产生了一次新的革命。利用卡门涡街原理制造的传感器，通常称为涡街流量传感器。现在，市场上出现的涡街流量传感器主要有两种：一种是利用压电陶瓷片作为检测器件的压电式涡街流量传感器。由于压电陶瓷片器件是一种力敏器件，易受到除旋涡作用力以外的其它作用力的影响，因此，抗震动性差，另外，压电陶瓷片器件由于受材料自身的限制，工作温度范围较窄，不宜在超过300℃的高温环境下工作，抗高温性能差。另外一种是利用差动电容原理制作的电容式涡街流量传感器，其在一定范围内解决了压电式涡街流量传感器的缺陷。但是，在大流量高流速以及超过400℃以上温度环境下工作时，由于受电容极板间距(影响传感器的灵敏度)及材料膨胀系数的限制和影响，仍然出现由于电容易短路造成故障率高工作不稳定的情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高温下可测量流量的涡街流量传感器，克服常规流量传感器在高于500℃情况下无法有效的测量流量的问题，以及改善悬臂梁式结构抗振性差的缺陷。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明所述的涡街流量传感器，包括表体，所述表体内设置有垂直于所述表体轴线的旋涡发生体，还包括将声波动能转换成电信号的换能器，

所述换能器包括壳体，所述壳体包括上壳和下壳，所述下壳上设置两个声压腔，所述上壳设置两个第一腔室，所述声压腔与所述第一腔体对应设置，所述第一腔室与所述声压腔之间设置压电陶瓷片，所述压电陶瓷片与所述壳体外部的检测电路电连接；

所述声压腔与所述压电陶瓷片之间设置金属膜；

所述旋涡发生体两侧的所述表体上设置有两个传导流体动能的导能孔；

所述导能孔与所述声压腔连通。

优选的，所述壳体为圆盘形。

优选的，还包括换能器安装机构，所述换能器安装机构包括由第一连接装置和第二连接装置围成的换能器安装腔，所述换能器固定设置于所述第二连接装置上，所述第二连接装置对应所述声压腔设置有通孔，所述第二连接装置与所述表体之间设置连接杆。

优选的，所述第二连接装置上设置有与所述壳体相匹配的凹槽，所述换能器安装在所述凹槽内。

优选的，所述导能孔与所述通孔之间设置声压管。

优选的，所述第一连接装置与所述第二连接装置均为法兰。

优选的，所述第一腔室内填充环氧树脂胶。

优选的，所述金属膜的厚度为0.1-1mm。

优选的，所述旋涡发生体为三角柱型。

优选的，所述通孔边缘与所述换能器之间设置密封圈。

工作原理

当流体以一定的流速经过表体时，在旋涡发生体的两侧产生两排非对称的交替旋涡，从而产生流体振动，流体振动形成的波能量经过旋涡发生体两侧的声压管交替地作用在声波动能换能器上从而形成交替变化的电荷信号，经检测电路放大、滤波及整形后产生脉冲频率信号，从而达到流量检测的目的。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本设计的声波动能换能器可以采用远离介质的结构，在500℃甚至更高温度的介质中稳定可靠地工作，其抗高温、安全可靠、灵敏度高、抗振性好的特性具有良好的使用价值和市场价值；

2)本设计从结构上看，采用圆盘式结构，极大地提高了涡街流量传感器的抗振性，极大改善了悬臂梁式结构抗振性差的缺陷；

3)本设计的信号检测由旋涡发生体两侧的声压管引出，在旋涡发生体两侧由于涡街的作用会交替地形成负压，达到一种呼吸吞吐的效果，从而起到对声压管的不停冲刷作用，因此本发明还具有非常良好的自清扫能力，可以适应更恶劣的工作环境，具有非常好的市场应用前景。

附图说明

图1是涡街流量传感器结构示意图；

图2是换能器结构示意图；

图3是换能器俯视图；

图4是第二连接装置结构示意图；

图5是表体结构示意图

其中：

1-表体；11-旋涡发生体；12-导能孔；21-上壳；22-下壳；23-声压腔；24-第一腔室；25-压电陶瓷片；26-导线孔；27-导线；28-金属膜；3-检测电路；41-第一连接装置；42-第二连接装置；43-换能器安装腔；44-通孔；45-安装孔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

以下实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

如图1所示，本发明所述的涡街流量传感器，包括表体1，所述表体内设置有垂直于所述表体轴线的旋涡发生体11，还包括将声波动能转换成电信号的换能器2；

如图2所示，所述换能器包括壳体，所述壳体包括上壳21和下壳22，下壳22上设置两个声压腔23，上壳设置两个第一腔室24，两个声压腔23分别与两个第一腔室24对应设置，第一腔室24与声压腔23之间设置超声压电陶瓷片25，压电陶瓷片25与壳体外部的检测电路3通过导线27连接；声压腔23与压电陶瓷片25之间设置金属膜28；

如图5所示，旋涡发生体11两侧的表体1上设置有两个传导流体动能的导能孔12；导能孔12与声压腔23连通，所述旋涡发生体为三角柱型。

当流体以一定的流速经过表体1时，在旋涡发生体11的两侧产生两排非对称的交替旋涡，从而产生流体振动，流体振动形成的声波能量经过旋涡发生体两侧的导能孔12交替地作用在换能器2上从而形成交替变化的电荷信号，经检测电路3放大、滤波及整形后产生脉冲频率信号，检测电路3对于电荷信号的处理，是公知技术，这里就不再赘述。

金属膜28的厚度为0.1-1mm，不宜选用过厚或过薄的膜，本实施例选用的金属膜为不锈钢膜。

如图3所示，本实施例中换能器的上壳21与所述下壳22均为圆盘形状，组合后的壳体也是圆盘形状，本实施例中的涡街流量传感器还包括换能器安装机构，换能器安装机构包括由第一连接装置41和第二连接装置42围成的换能器安装腔43，换能器2固定设置于第二连接装置42上，第二连接装置42对应所述声压腔23设置有通孔44，第二连接装置42与表体1之间设置若干根连接杆5，连接杆5使得换能器安装结构与表体固定更加牢固，连接杆5的形状跟可以为柱状，也可以为片状，连接杆5可以是单独与第二连接装置固定连接，也可以所有连接杆5相互连接一体成型。

如图3和图4所示，第一连接装置41和第二连接装置42均为法兰，其中第二连接装置42上设置有与换能器2壳体相匹配的凹槽，所述换能器安装在所述凹槽内，凹槽中对应声压腔23的位置设置有通孔44，凹槽内还设置有安装换能器2的安装孔45，第一连接装置41上设置有导线孔26，连接压电陶瓷片25的导线27经过导线孔26引出，与检测电路3连接。

如图1所示，导能孔12与通孔44之间设置声压管6，声压管6起到的是将导能孔12传递出来的声波动能传递到换能器2，同时，由于声压管6的存在将表体1与换能器2距离增大，防止流经表体1的流体溅到换能器2上污染换能器2，通孔44外径不小于声压腔23外径，通孔44边缘与换能器2之间设置密封圈，防止声波动能泄露。

如图2所示，第一腔室24内填充环氧树脂胶，环氧树脂胶可以起到固定金属膜28和压电陶瓷片25的作用，也起到了绝缘的作用。

本实施例的声波动能换能器可以采用远离介质的结构，在500℃甚至更高温度的介质中稳定可靠地工作，其抗高温、安全可靠、灵敏度高、抗振性好的特性；采用圆盘式结构，极大地提高了涡街流量传感器的抗振性，极大改善了悬臂梁式结构抗振性差的缺陷；信号检测由旋涡发生体两侧的声压管引出，在旋涡发生体两侧由于涡街的作用会交替地形成负压，达到一种呼吸吞吐的效果，从而起到对声压管的不停冲刷作用，因此本发明还具有非常良好的自清扫能力，可以适应更恶劣的工作环境，具有良好的使用价值和市场价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。