专利名称：超高温音叉物位开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物位检测技术，尤其是一种高灵敏度及适用高温物料场所的超高温音叉物位开关。
背景技术：
目前，许多加工制造行业都会用到物位开关，其作用是对容器内物料的高度进行探测，如粮食系统、伺料行业、水泥广等。而现有技术中，较为常用的 一种料位器是采用压电元件的原理来实现其功能的。
压电元件是随着电压和频率的变化产生机械变形的一种材料，当振动元件受到外力作用而发生振动时，其会产生一个电信号。相反的，当振动元件上被施加一个电信号时，其会因弯曲变形而发生振动。
请参见图1,其为现有的一种物位开关示意图。此物位开关包括有一个振
动棒103及一个共鸣管105,共鸣管105包覆住振动棒103的一端，在振动棒103上设置有起振压电元件107以及检出压电元件109。
工作时，振动棒103及共鸣管105被设置在装有物料的容器中，然后通过电路对振动棒103上的起振压电元件107施加电压，使得起振压电元件107带动振动棒103振动，并且由振动棒103带动共鸣管105振动。当共鸣管105的振动因碰到物料而受到阻碍时，振动棒103的振动也会相应地减弱，此时检出压电元件109根据此时振动的强度输出一个表示有物料的电信号。若共鸣管105在振动过程中没有碰到物料，则其振动也不会减弱，相应的振动棒103的振动也不会减弱，此时检出压电元件109根据此时振动的强度输出一个表示没有物料的电信号。在容器中的不同位置设置这样的物位开关，从而便可达到探测料位高度的目的。
但是，上述物位开关的振动棒103是安装在共鸣管105的底部，鉴于压电材料在高温环境下会产生退极化效应，失去参数特性而无法振动，因此上述的物位开关无法使用在高温场所进行料位测量。不仅是上述例子，现有的
物位开关都是采用这种结构，如美国专利号为US4740726A1的专利，请参见图2，其包括有一个中空管，压电元件置于中空管中。又如美国专利号为US5247832A1的专利，请参见图3,其包括有一个悬臂的中空管，内置有矩形截面的压电元件。上述这两个物位开关的压电元件都与伸入物料的探测器设置在同 一位置，所以在高温环境测试时会出现失效的问题。
另外，图1这种结构的物位开关，其共鸣管105与振动棒103处于同一位置，所以共鸣管105的振动幅度较大，对于测量重量轻的物料时，共鸣管105的振动不会发生很大的变化，造成测量困难，所以物位开关的灵敏度较低。
综上所述，现有的物位开关具有不能在高温环境中使用以及灵敏度低的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种超高温音叉物位开关，以解决现有的超高温音叉物位开关灵敏度低、不适用在高温环境的问题。
本实用新型提出一种超高温音叉物位开关，用以检测容器内物料的准位，其包括外壳、共鸣管、实心延长棒、振动棒、起振压电元件及检出压电元件。外壳用于容纳内部部件。振动棒设置于外壳内部。实心延长棒的一端与振动棒相连。共鸣管包覆实心延长棒的另一端。起振压电元件用以为振动棒提供振动，其固定在振动棒上。检出压电元件用以检测振动棒与共鸣管之间的共振，其固定在振动棒上。
依照本实用新型较佳实施例所述的超高温音叉物位开关，其还包括用以调整共鸣管与振动棒的共振频率与振幅的伸缩件，此伸缩件与振动棒相连。
依照本实用新型较佳实施例所述的超高温音叉物位开关，实心延长棒与共鸣管之间还设置有可调整共鸣管与振动棒的共振频率与振幅的空心结构。
依照本实用新型较佳实施例所述的超高温音叉物位开关，共鸣管、实心延长棒及振动棒的轴心之间相互平行或处于同一条直线上。依照本实用新型较佳实施例所述的超高温音叉物位开关，振动棒通过螺牙对锁或胶合或法兰对接或紧配或万象接头的方式与实心延长棒相连。
依照本实用新型较佳实施例所述的超高温音叉物位开关，起振压电元件通过螺牙对锁或胶合或紧配的方式固定在振动棒上。
相比于现有技术，本实用新型包括以下优点
1 、本实用新型的超高温音叉物位开关采用实心延长棒连接振动棒与共鸣管，使其在使用时无须将振动棒部分伸入容器中，而压电元件设置于振动棒上，因此即使容器中为高温环境^不会影响压电元件的正常工作，使得本实用新型的超高温音叉物位开关适用于测量高温环境的物料准位。
2、本实用新型通过实心延长棒连接振动棒与共鸣管，因此振动棒的振动传达到共鸣管时有所衰弱，使共鸣管的振幅较小，具有较灵敏的感应，可以侦测质量比重较低的物料。
图1现有的一种物位开关示意图2美国专利号US4740726A1的实施例的一种物位开关示意图；图3美国专利号US5247832A1的实施例的一种物位开关示意图；图4为本实用新型实施例的 一种超高温音叉物位开关结构图；图5为本实用新型实施例的另一种超高温音叉物位开关结构图；图6为本实用新型实施例的另 一种超高温音叉物位开关结构图；图7为本实用新型实施例的一种超高温音叉物位开关的应用示意图。
具体实施方式
本实用新型的原理是将振动棒设置在超高温音叉物位开关的外壳内，而不是将其包裹于共鸣管中，因为压电元件是固定在振动棒上的，因而当共鸣管伸入物料中时，压电元件不用处于物料中。从而若测量高温环境时，压电元件也不会直接接触到高温而发生退极化。并且，本实用新型利用检测共鸣管与振动棒是否产生共振来判断共鸣管周围是否有物料存在，因此具有较高的灵敏性。
本实用新型中所提到的压电元件可以由压电晶体或压电陶乾构成。压电晶体一般是指压电单晶体，如水晶(石英晶体)、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛以
及铁晶体管铌酸锂、钽酸锂等。压电陶瓷泛指压电多晶体，其是用必要成份的原料进行混合、成型、高温烧结，由粉粒之间的固相反应和烧结过程而获得的微细晶粒无规则集合而成的多晶体，是具有压电性能的陶资，也常被称为铁电陶瓷。
以下结合附图，具体说明本实用新型。
请参见图4,其为本实用新型实施例的一种超高温音叉物位开关结构图。
此超高温音叉物位开关用以检测容器内物料的准位，其包括外壳403、共鸣管405、实心延长棒407、振动棒409、起振压电元件411及检出压电元件413。外壳403用于容纳内部部件。振动棒409设置于外壳403内部。实心延长棒407的一端与振动棒409相连，连接的方式可以是螺牙对锁、胶合、法兰对接、紧配、万象接头等。共鸣管405包覆实心延长棒407的另一端。起振压电元件411用以为振动棒409提供振动，其固定在振动棒409上。检出压电元件413用以检测振动棒409与共鸣管405之间的共振，其同样也固定在振动棒409上。起振压电元件411及4企出压电元件413与振动棒409的固定方式可以是螺牙对锁、紧配等，起振压电元件411及检出压电元件413可以设置在振动棒409同一侧，也可以设置在振动棒409的相反侧。
上述超高温音叉物位开关在工作时，将实心延长棒407与共鸣管405部分伸入容器中。首先向起振压电元件411提供一个电信号后使其产生机械振动，并且带动振动棒409也开始振动。振动棒409的振动通过与其相连的实心延长棒407传导到共鸣管405,使共鸣管405也开始振动。这里因为振动棒409的振动要通过实心延长棒407来传导，因此共鸣管405的振动幅度相对较小。
当共鸣管405的周围没有物料时，共鸣管405会传回一个振度较大的回传讯号，振动棒409接收到回传讯号后与其产生谐振，此时检出压电元件413根据振动棒409的振动产生一个表示无物料的电信号。当共鸣管405的周围有物料时，共鸣管405的共振阻尼变大，使其回传讯号振幅大幅衰减，与振劫棒409之间无法产生谐振，此时检出压电元件413产生一个表示有物料的电信号。这样便实现了侦测容器中物料的目的。
本实用新型的共鸣管405、实心延长棒407及振动才奉409的轴心可以处于一条直线上，也可以相互平行。
值得注意的是，因为起振压电元件411与检出压电元件413是固定在振动棒409上的，而振动棒409在工作时并不需要伸入容器中，因此即使容器中是高温环境，其高温也不会影响到起振压电元件411与检出压电元件413的正常工作，所以本实用新型可以适用于检测高温容器中的物料有无。
另夕卜，因为振动棒409的振动是通过实心延长棒407再传导到共鸣管405上的，所以共鸣管405的振动幅度相对较小，可以侦测质量比重较小的物料。
请参见图5,其为本实用新型实施例的另一种超高温音叉物位开关示意图。此超高温音叉物位开关包括外壳403、共鸣管405、实心延长棒407、振动棒409、起振压电元件411及检出压电元件413。本实施例与图4不同之处在于实心延长棒407与振动棒409之间还设置有伸缩件503,其可以通过设置伸缩长度来调整共鸣管405与振动棒409的共振频率与振幅。
请参见图6，其为本实用新型实施例的另一种超高温音叉物位开关示意图。此超高温音叉物位开关包括外壳403、共鸣管405、实心延长棒407、振动棒409、起振压电元件411及检出压电元件413。本实施例与图5不同之处在于实心延长棒407与共鸣管405之间还设置有一个空心结构603,通过设置空心结构603的可以调整共鸣管405与振动棒409的共振频率与振幅。
请参见图7，其为本实用新型实施例的一种超高温音叉物位开关的应用示意图。容器703中盛放有物料，物料可以是固态的或液态的，固态的液料可以包括粉状、片状、条状、块状、不规则状的固体。物料从容器703上端的进料口 705进入容器，从下端的出料口 707排出。为了检测容器703中物料的高度，在容器的各个位置都设置本实用新型的超高温音叉物位开关，即使容器中为高温环境，也可以准确地测量出物料的准位。特别地，为了避免误
测量，超高温音叉物位开关的安装位置一般原理进料口 705和出料口 707。相比于现有技术，本实用新型包括以下优点
1、 本实用新型的超高温音叉物位开关采用实心延长棒连接振动棒与共鸣管，使其在使用时无须将振动棒部分伸入容器中，而压电元件设置于振动棒上，因此即使容器中为高温环境也不会影响压电元件的正常工作，使得本实用新型的超高温音叉物位开关适用于测量高温环境的物料准位。
2、 本实用新型通过实心延长棒连接振动棒与共鸣管，因此振动棒的振动传达到共鸣管时有所衰弱，使共鸣管的振幅较小，具有较灵敏的感应，可以侦测质量比重较低的物料。
以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本实用新型的保护范围内。
权利要求1、一种超高温音叉物位开关，用以检测容器内物料的准位，其特征在于，包括一外壳，用于容纳内部部件；一振动棒，其设置于该外壳内部；一实心延长棒，其一端与该振动棒相连；一共鸣管，其包覆该实心延长棒的另一端；用以为该振动棒提供振动的一起振压电元件，其固定在该振动棒上；用以检测该振动棒与该共鸣管之间共振的一检出压电元件，其固定在该振动棒上。
2、 如权利要求1所述的超高温音叉物位开关，其特征在于，其还包括用 以调整该共鸣管与该振动棒的共振频率与振幅的一伸缩件，其与该振动棒相 连。
3、 如权利要求1所述的超高温音叉物位开关，其特征在于，该实心延长 棒与该共鸣管之间还设置有可调整该共鸣管与该振动棒的共振频率与振幅的 一空心结构。
4、 如权利要求1所述的超高温音叉物位开关，其特征在于，该共鸣管、 该实心延长棒及该振动棒的轴心之间相互平行或处于同一条直线上。
5、 如权利要求1所述的超高温音叉物位开关，其特征在于，该振动棒通 过螺牙对锁或胶合或法兰对接或紧配或万象接头的方式与该实心延长棒相 连。
6、 如权利要求1所述的超高温音叉物位开关，其特征在于，该起振压电 元件通过螺牙对锁或胶合或紧配的方式固定在该振动棒上。
专利摘要本实用新型为一种超高温音叉物位开关，用以检测容器内物料的准位，其包括外壳、共鸣管、实心延长棒、振动棒、起振压电元件及检出压电元件。外壳用于容纳内部部件。振动棒设置于外壳内部。实心延长棒的一端与振动棒相连。共鸣管包覆实心延长棒的另一端。起振压电元件用以为振动棒提供振动，其固定在振动棒上。检出压电元件用以检测振动棒与共鸣管之间的共振，其固定在振动棒上。本实用新型的超高温音叉物位开关具有灵敏度高，可检测比重较低的物料，可在高温环境下工作，广泛用于煤炭、石灰、水泥等高温工业物位监控领域。
文档编号G01F23/296GK201417166SQ20092006923
公开日2010年3月3日 申请日期2009年3月23日 优先权日2009年3月23日
发明者王圣斌 申请人:上海凡宜科技电子有限公司