專利名稱：微小流量傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬一種流量電動傳感器。
在各類生產或試驗中，經常需要對微小流量進行檢測，例如高壓容器水壓爆破試驗時，需要向充滿水的容器中高壓注水，這時的注水流量是很微小的，又如化工上的溶劑滴定，流量也很小，目前常用的流量電動傳感器如蝸輪式、壓差式、超聲波式、蝸街式、溫差式的，靈敏度只能達15ml/秒，誤差為1％，而將其用于微小流量時，誤差極大，無法進行檢測。
本實用新型旨在提供一種結構簡單、靈敏度和精度高的微小流量電動傳感器。
實現上述目的的技術解決方案是本實用新型微小流量傳感器包括傳感頭1和調制器5兩部分，其特征在于所述傳感頭1結構為在下部帶出液口6的貯液器3外壁部位，設有兩片用導電材料制成的極片2，這兩極片各連一導線形成能以貯液器中液體為介質的電容器，所述調制器5為一自激振蕩電路，前述傳感頭中的兩極片2通過導線4作為能改變振蕩頻率的可變電容元件Cx接入自激振蕩電路，形成一頻率調制器。
本實用新型采用上述微小流量傳感器的模擬式微小流量計包括流量傳感器和能將調頻信號轉換成模擬電壓信號的頻壓轉換器兩部分，所述流量傳感器是采用前述結構的微小流量傳感器；所述頻壓轉換器包括(參見圖4)——達到特定計數量輸出端即翻轉的計數器J1；——振蕩周期遠大于所述流量傳感器調制器振蕩周期的定時清零脈沖發生器M1；——接在計數器J1輸出端的濾波器；——接在上述濾波器輸出端的模擬電壓輸出顯示電路；上述流量傳感器頻率調制器輸出端通過計數控制門K1接計數器J1輸入端，前述達到特定計數即翻轉的計數器輸出端作為計數閘門控制端接計數控制門K1輸入端，定時清零脈沖發生器輸出端接計數器J1清零復位端。
本實用新型采用上述微小流量傳感器的數字式微小流量計包括流量傳感器和能將頻率信號轉換成數字信號的頻率數字轉換電路，其特征在于；所述流量傳感器是采用前述結構的微小流量傳感器；所述頻率數字轉換電路包括計數器J2(參見圖6)，定時清零脈沖發生器M2，鎖存脈沖電路，鎖存器，譯碼器和數碼輸出顯示電路，這其中----定時清零脈沖發生器M2是一振蕩周期遠大于所述微小流量傳感器調制器振蕩周期的脈沖振蕩電路，其輸出端一方面通過清零控制門K2接計數器J2清零復位端，一方面作為計數閘門控制端與微小流量傳感器調制頻率輸出端共同通過計數控制門K3接計數器J2輸入端；----鎖存脈沖電路是一在定時清零脈沖發生器發生清零脈沖信號的同時能形成一小于清零脈沖寬度的窄脈沖信號形成電路，其輸入端接定時清零脈沖發生器輸出端，其輸出端一方面接鎖存器輸入端，一方面作為清零控制信號端接清零控制門K2輸入端；----計數器輸出端接鎖存器輸入端，鎖存器輸出端接譯碼器輸入端，譯碼器輸出端接數碼輸出顯示電路。
本實用新型的工作原理為微小流量傳感器傳感頭貯液器3中的液體是包在其外兩極片2形成電容的介質，當液體從下部出液口緩慢流出時，貯液器內液量變化，電容量也發生變化，接入該電容的調制器振蕩電路振蕩頻率也隨之變化，這樣即把液量的變化即流量轉換成頻率變化的電信號。
模擬式微小流量計是將微小流量傳感器產生的頻率信號經計數控制門K1輸入到計數器J1，每計數達一定值，計數器輸出端即翻轉，同時翻轉信號關閉計數控制門K1，停止計數，而定時清零脈沖發生器每隔一定時間就向計數器輸入一清零信號，計數器清零復位，又重新計數，這樣在每一計數周期內計數量相同，頻率越高計數時間越短，計數器輸出端翻轉電壓時間越長，通過濾波器輸出的模擬電壓也隨之變化，達到用模擬電壓變化，顯示流量的目的，同時此輸出模擬電壓還可用來作其它控制，監測裝置的輸入信號。
數字式微小流量計工作過程傳感器調制器頻率信號通過計數控制門K3輸入到計數器J2，定時清零脈沖到來時，將計數控制門K3關閉，停止計數，同時通過鎖存脈沖電路形成一小于清零脈沖寬度的窄脈沖信號，將鎖存器內的計數結果鎖存并經譯碼器和數碼輸出顯示器顯示輸出，然后計數器清零復位，待清零脈沖過去后，計數器又重新開始計數，本裝置是定時計數，頻率越高，計數結果越高，達到用數碼變化顯示流量的目的，其數字輸出信號還可作其它數控監測，控制裝置的輸入信號。
本實用新型微小流量傳感器靈敏度可達5ml/秒以下，精度達0.3％，而且結構簡單，成本低，抗干擾能力強，可在惡劣條件下可靠地工作。
本實用新型模擬式微小流量計和數字式微小流量計由于采用上述微小流量傳感器因而能達到較高的靈敏度和精度，而且在流量傳感器后配置的頻壓轉換電路或頻率數字轉換電路結構簡單，所以使這兩種流量計不僅靈敏度精度高，抗干擾性能好，而且造價低。
圖1微小流量傳感器實施例1結構示意圖1.傳感頭2.極片3.貯液器4.導線 5.調制器 6.出液口 7.進液口圖2圖1中調制器電路圖Cx——感頭電容圖3微小流量傳感器調制器實施例2電路圖圖4模擬式微小流量計方框原理圖圖5模擬式微小流量計實施例3電路圖圖6數字式微小流量計方框原理圖圖7數字式微小流量計實施例4電路圖實施例1微小流量傳感器(圖1、圖2)本實施例傳感頭貯液器3為一上部帶注液口7，下部帶出液口6的輸液瓶狀，兩極片2是用兩矩形金屬箔貼膠紙兩側留有縫隙地緊貼貯液器外壁組成，兩金屬箔貼膠紙外分別連有導線4，將極片作為電容元件連入調制器5振蕩電路。
本調制器采用NE555集成塊IC1組成RC自激振蕩器，Cx作為定時電容連入電路，集成塊CD端通過R2與R端、Vcc端接電源，TH端和T端通過R2接CD端、Vc端通過C2接地，Cx接在T端與地之間，當貯液器中液量變化時，Cx變化，RC振蕩電路頻率變化，從F端通過C1輸出調制頻率信號fx。
實施例2微小流量傳感器的調制器部分(圖3)本例調制器是采用LC自激振蕩電路，晶體管BG1基極與地之間接有由L2和Cx組成的LC諧振回路，集電極通過反饋線圈L1接電源，同時通過C10輸出調制頻率信號fx，Cx在這里是作為諧振電容接入振蕩回路的。
實施例3模擬式微小流量計(圖5)本例微小流量傳感器部分結構同實施例1結構，該部分用集成塊IC1組成的調制器輸出端F通過C1輸出調制頻率信號fx。
計數器采用IC3集成塊CD4040，此計數器計數值達512時輸出端即翻轉為高電平，其輸入端CLK的計數控制門K1采用或非門，輸出端Q10與傳感器調制信號fx輸出端共接或非控制門K1輸入端，當輸出端Q10翻轉為高電平時，即將計數控制門K1關閉，停止計數。計數器輸出端Q10接非門F1，然后通過R10C3、C4組成的π型濾波器輸出，輸出端接一滑動可變電組R11，從其滑動端A取輸出信號并聯一電壓表B，同時該端還可作輸出端接其它裝置。
定時清零脈沖發生器采用IC2集成塊NE555，其結構同實施例1傳感器部分的自激振蕩電路，只是其定時電容C5取0.01μ，遠大于傳感頭電容Cx，這樣即可使其振蕩周期遠大于傳感器調頻信號fx的振蕩周期，以便在此較寬的定時周期里對傳感器調制頻率進行計數。
定時清零脈沖發生器輸出端F通過一窄脈沖形成電路與計數器清零端CLR相接，該窄脈沖形成電路結構為在定時清零脈沖發生器輸出端F接一非門F2，再通過0.01μ的電容C8接地，非門F2輸出端與定時清零脈沖發生器輸出端通過或門K4接計數器清零復位端CLR。其工作過程是清零脈沖為1時，或門K4輸出為1，非門F2輸出為0，清零脈沖為0時，非門F2輸出向C6充電電壓升為1，在其未升至1時，或門K4輸出為0，待C6充電至1時，或門K4輸出又升為1，這樣即形成寬約5μs的窄脈沖，使計數器置零復位。
實施例4數字式微小流量計(圖7)本例由集成塊IC1組成的微小流量傳感器調制器電路與由集成塊IC4組成的定時清零脈沖發生器電路結構均與實施例3相同。
本實施例的計數器、鎖存器、譯碼器采用同具這三種功能的IC5集成塊5G7217A組成，其24端接+5V電源，輸出端15、16、17、18接其陰極4位LED數碼管。
傳感器調制頻率fx輸出端通過與非計數控制門K3接計數器輸入端8，定時清零脈沖信號發生器輸出端一方面通過非門F5和與非門K2接計數器清零端，一方面接計數控制門K3輸入端。這樣當清零脈沖為0時，關閉計數器，停止計數，為1時，打開計數器計數。
鎖存脈沖電路結構為將定時清零脈沖發生器輸出端接一微分電容C7，再通過兩極起延時作用的非門F3、F4接能鎖存計數結果的5G7217A集成電路輸入端9和清零控制與非門K2輸入端。在微分電容C7同非門F3輸入端的相聯處，通過R7及與R7并聯的限幅二極管2CK接+5V高電位。當清零負脈沖到來時，先通過C7形成一窄負脈沖加到鎖存端9，將數據鎖存顯示，然后使清零控制門K2打開，清零復位。一般鎖存脈沖為50μs，清零脈沖大于鎖存脈沖寬度50μs，小于300μs。
權利要求1.微小流量傳感器，包括傳感頭(1)和調制器(5)兩部分，其特征在于所述傳感頭1結構為在下部帶出液口(6)的貯液器(3)外壁部位，設有兩片用導電材料制成的極片(2)，兩極片各連一導線(4)組成以貯液器中液體為介質的電容器(Cx)，所述調制器(5)為一自激振蕩電路，前述傳感頭中兩極片組成的電容器(Cx)通過導線(4)接入自激振蕩電路，組成以電容(Cx)變化調制的頻率調制器。
專利摘要微小流量傳感器及采用其的模擬式微小流量計和數字式微小流量計，現有流量電動傳感器靈敏度和精度均較低，不能滿足對微小流量的檢測要求，本實用新型在貯液器外壁設兩極片形成以貯存液體為介質的電容器，再把該電容接入自激振蕩電路，液體量變化，即使頻率發生變化，以此將微小液量變化即流量轉換成電頻率信號，本傳感器靈敏度和精度都很高，采用其制成的模擬式微小流量計和數字式微小流量計靈敏度和精度高，工作可靠，造價低。
文檔編號G01F1/56GK2235608SQ9422214
公開日1996年9月18日 申請日期1994年9月16日 優先權日1994年9月16日
發明者蕭寶瑾, 韓建明, 隋龍, 付建國, 周國啟, 李書成, 袁太生, 田希忠 申請人:山西耀華高技術公司
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
