專利名稱：具有抗振動結構的渦街流量計的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是渦街流量計儀表，具體的是具有抗振的結構形式，能減小或消除 振動噪聲的渦街流量計傳感器。
背景技術：
渦街流量計是利用測量管道中流體在發生體兩側分離出的卡曼渦街，而渦街旋渦 頻率與流速成正比，通過測量傳感器輸出信號的頻率來測量流體流速的。在渦街流量計的 發展中，振動問題、電磁干擾問題、測量下限問題是阻礙渦街流量計發展、應用的主要因素。在各種檢測渦街頻率信號方式中，以應力式渦街流量計對測量流體和工藝條件的 適應性最強，其應用最為廣泛，而對應力式渦街流量計，振動問題更顯得尤為突出，可以說 解決振動問題是應力式渦街流量計，乃至所有渦街流量計的關鍵技術所在。目前應力式渦街流量計普遍采用壓電陶瓷做為應力的檢測元件。應用它可檢測壓 力、加速度、振動等。由此可見，如何從根本減小或消除振動的干擾，是渦街流量檢測中的核 心技術。目前，國內外專家、學者、制造商提出了許多解決振動問題的方法。如采用簡支梁結構，將壓電陶瓷貼在振動彎矩零點處。但這里存在著由于生產加工 和使用中發生體的沾污等因素，使振動彎矩零點偏移而不能很好地解決振動問題。采用一體型懸臂梁防振結構。即在測量探頭伸入管道部分和引出部分各貼兩片壓 電元件，用測量探頭引出部分的壓電元件受到振動產生的形變，來補償測量管道中壓電元 件有振動產生的形變。但這種方法，由于管道內壓電元件和管道外引出部分的壓電元件所 處的流體狀態不同、管道內外部分的形狀、質量不同，而不可能對振動引起的干擾噪聲進行 很好的補償。采用雙探頭檢測結構，這種檢測方法由于前后兩個探頭上的壓電元件壓電特性、 溫度特性不可能完全相同，且由于前后兩個探頭處旋渦相位差不可能是準確的180度，所 以不能完全抵消由振動產生的噪聲。
發明內容
本發明的目的是針對目前使用的應力式渦街流量計抗振性能較差，而提供一種從 理論和實際應用角度來講可極大限度地解決其振動噪聲問題，提高流量信號信噪比的具 有抗振動結構的渦街流量計。為達到上述目的，本發明采用的技術方案是具有抗振動結構的渦街流量計，包括表體及裝設在表體內的渦街發生體、彈性膜 片、引出體和信號檢測探頭；表體通過管道法蘭與測量管道固定連接，所述渦街發生體為三 角柱體、梯型柱體或T型幾何形狀結構，渦街發生體垂直于測量管道的軸向方向，發生體的 上、下兩端分別與表體緊固連接；其特征在于上述信號檢測探頭位于渦街發生體的后面，信號檢測探頭的下端固定裝設在一探頭軸上，探頭軸的軸線與信號檢測探頭的軸線同心，探頭軸的軸線與測量管道的軸線垂直， 探頭軸的下端與表體通過可轉動的滑體支撐聯接；信號檢測探頭的上端設置一個楔形槽，楔形槽內裝設有絕熱材料，絕熱材料的上 面設置有引出體，引出體的下端具有凸形楔，凸形楔裝設在具有絕熱材料的楔形槽內，迎對 流體U方向的引出體的平面上對稱地粘貼性能完全對稱、材質相同的一號壓電元件和二號 壓電元件，一號、二號壓電元件的信號引線外接渦街流量計轉換器。上述彈性膜片為喇叭口形，彈性膜片的上口外緣與表體上口法蘭內沿固定連接， 彈性膜片的下口內緣與信號檢測探頭的中部固定連接。上述信號檢測探頭可為菱形體、或其他對稱的多棱體。上述信號檢測探頭的軸線與測量管道的軸線垂直。本發明的原理本發明利用結構上的設計，使得振動噪聲所引起的壓電元件電荷的變化可相互抵 消，檢測出壓電元件的電荷變化完全是由流體而產生的真實流量信號。抗振動原理當流體在管道中流動時，在渦街發生體兩側產生交替的旋渦，使信號 檢測探頭左右交替擺動，擺動的頻率即是旋渦脈沖的頻率。而左右擺動在信號檢測探頭引 出體一側產生壓縮應力YSL，在引出體另一側產生拉伸應力LSL從而在引出體平面上產生 轉動力矩(如圖6所示)，進而會在一、二號壓電元件上產生周期性交變的極性相反的電荷 +QH和-QH變化(如圖7所示)，通過測得一、二號壓電元件間電荷變化的頻率，便可推算出 流體的平均流速，而不管是水平振動還是垂直振動，都不能產生扭矩，這些振動都只是在壓 電元件上產生極性相同的電荷變化(如圖8所示)，其電荷差為0。因而，也不會引起一、二 號壓電元件上極性相反的電荷變化。取兩個壓電元件上電荷的差值(如圖7所示)，用于檢 測旋渦的脈沖信號。從原理上講，能完全消除振動噪聲的影響。檢測體積流量原理當信號檢測探頭與渦街發生體的幾何尺寸與距離選擇合適 時，流體流動時在渦街發生體后可產生強烈、穩定的卡曼渦街。當旋渦從渦街發生體兩邊交 替分離時，在渦街發生體兩側產生的交變壓力差，會使后面的信號檢測探頭受到一種轉動 力矩作用，引起引出體上兩個壓電元件極性相反的電荷變化，通過檢測兩個壓電元件的電 荷變化，從而測出旋渦的脈沖信號頻率，推算出流體的流速和流量。而做為水平、垂直安裝 的渦街流量計，其振動方向為水平方向或垂直方向，水平振動對信號檢測探頭不能產生轉 動力矩，垂直振動對信號檢測探頭也不能產生轉動力矩，只有流體流動產生的旋渦能在后 面的探頭上產生轉動力矩。檢測質量流量原理利用上述渦街流量傳感器，測出旋渦在渦街發生體上產生的 交變的升力FL，
權利要求
具有抗振動結構的渦街流量計，包括表體(2)及裝設在表體(2)內的發生體(3)、彈性膜片(4)、引出體(5)和信號檢測探頭(14)；表體(2)通過管道法蘭(13)與測量管道(12)固定連接，所述發生體(3)為三角柱體、梯型柱體或T型幾何形狀結構，發生體(3)垂直于測量管道(12)的軸向方向，發生體(3)的上、下兩端分別與表體緊固連接；其特征在于上述信號檢測探頭(14)位于發生體(3)的后面，信號檢測探頭(14)固定裝設在一探頭軸(15)上，探頭軸(15)的軸線與信號檢測探頭(14)的軸線同心，探頭軸(15)的軸線與測量管道(12)的軸線垂直，探頭軸(15)的下端與表體(2)通過可轉動的滑體(1)支撐聯接；信號檢測探頭(14)的上端設置一個楔形槽(6)，楔形槽(6)內裝設有絕熱材料(7)，絕熱材料(7)的上面設置有引出體(5)，引出體(5)的下端具有凸形楔，凸形楔裝設在具有絕熱材料(7)的楔形槽(6)內，迎對流體U方向的引出體(5)的平面上對稱地粘貼性能完全對稱、材質相同的一號壓電元件(9)和二號壓電元件(10)，一號、二號壓電元件(9)、(10)的信號引線(8)外接渦街流量計轉換器。
2.根據權利要求1所述的具有抗振動結構的渦街流量計，其特征在于上述彈性膜片 ⑷為喇叭口形，彈性膜片⑷的上口外緣與表體上口法蘭(11)內沿固定連接，彈性膜片 (4)的下口內緣與信號檢測探頭(14)的中部固定連接。
3.根據權利要求1所述的具有抗振動結構的渦街流量計，其特征在于上述信號檢測 探頭(14)為菱形體、三角形體或其他對稱的多棱體。
4.根據權利要求1所述的具有抗振動結構的渦街流量計，其特征在于上述探頭軸 (15)的軸線與測量管道(12)的軸線垂直。
全文摘要
具有抗振動結構的渦街流量計，信號檢測探頭位于渦街發生體的后面，其下端固定裝設在一探頭軸上，信號檢測探頭的上端與圓形彈性膜片固定連接，信號檢測探頭的上端設置楔形槽，內裝設有絕熱材料，絕熱材料上面設置有引出體，引出體下端具有凸形楔且裝設在具有絕熱材料的楔形槽內，信號檢測探頭引出體的平面上對稱地粘貼兩個壓電元件。本發明設計合理、構思巧妙、用料少、制作容易，使用方便，實用性很強，本發明適宜相關流體的測量。
文檔編號G01F1/32GK101995272SQ20091001354
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月28日 優先權日2009年8月28日
發明者劉克金 申請人:沈陽蘭申電器有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
