专利名称：高性能电容式涡街流量传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量流量的传感器，特别是一种高性能电容式涡街流量传感器。
在流体中放置垂直于流动方向的柱状障碍物(称为旋涡发生体)，则在障碍物两侧下游产生交替的有规则的旋涡。在一定条件下，旋涡产生的频率与流速成比例。因此根据检测的旋涡数(或频率)即可知道流量之大小。通常称利用这一原理制造的流量传感器为涡街流量传感器。目前国内外大多采用压电陶瓷元件为检测器，由于压电陶瓷元件是一种力敏元件，易受除旋涡作用力外的各种不同振动方向力的干扰，特别是在管道振动较强烈或温度较高的情况下，这种压电式传感器不能正常工作。也有少数利用差动电容原理作为检测流体产生的旋涡。由于各种材料膨胀系数不一致。高温中材料的变形使检测器电容值不稳定，严重时电容出现短路，另外，由于引线存在不可避免的分布电容，引线越长分布电容越大。使检测器噪声变大灵敏度下降，严重时无法正常工作。
本实用新型的目的即在于针对上述现有的涡街流量传感器所存在的易受不同振动方向力的干扰，受高温中材料变形而使检测器电容值不稳定，以及引线存在分布电容影响正常工作等方面的问题，而提供一种利用卡门原理制成的高性能电容式涡街流量传感器。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的一种高性能电容式涡街流量传感器，包括表体(6)、旋涡发生体(5)、电容检测器(4)和放大器(1)，放大器(1)是通过连接杆(2)与电容检测器(4)相接的，电容检测器(4)由微分布电容引线装置(11)、法兰型振动管(12)和圆柱形陶瓷对称电极(13)组成，其中法兰型振动管(12)的振动圆筒(121)与安装法兰(122)为一整体结构，并在其内壁有消除应力的应力槽(123)，在安装法兰(122)的根部也有应力槽(124)。微分布电容引线装置(11)采用了引线管(114)与引线护管(112)绝缘隔离的结构，两端还装有绝缘体(115)。圆柱形陶瓷对称电极(13)的圆柱形陶瓷(131)上制作有对称的导体电容半圆极板(132)。
本实用新型具有以下优点和效果
1、本实用新型是一种性能优越的电容式传感器，其独特的结构使之可在高温介质500℃左右的情况下正常工作。其抗震性能好，分布电容小、噪声低、灵敏度高、安全、可靠、实用性强。
2、该传感器采用了性能优良的检测器，使得传感器性能大为提高，能更可靠更安全地在更为广阔的领域中得到应用，其经济效益和社会效益十分巨大，是一种颇有发展前途的流量测量仪表。
附图的图面说明如下
图1是涡街原理示意图图2是本实用新型的结构图图3是检测器结构示意图图4是法兰型振动管结构图图5是电容引线装置结构图图6a是圆柱形陶瓷对称电极的结构图图6b是图6a的A向示图
以下结合附图和实施例作进一步说明众所周知，涡街流量计是应用卡门涡街原理制造的流量仪表，当被测流体流经障碍物(或称旋涡发生体)时，如图1，在其旋涡发生体两侧下游交替产生旋涡，该旋涡产生的频率与流体旋涡的速度成正比。在一定条件下，其关系式为f=v-(1-1.25d/D)d]]>(sr为斯特罗哈尔数)交替产生的旋涡经检测器转变成电信号，实现对各种流动介质体积的测量。
图2所示本实用新型的高性能电容式涡街流量传感器主要由表体6、旋涡发生体5、电容检测器4和放大器1组成，放大器1是通过连接杆2内的电线与电容检测器4相接的，并通过螺钉3固定在表体6上。本传感器的电容检测器4采用两个对称的电容组成检测器。其作用是旋涡发生体两侧产生的旋涡力作用在检出器两侧，使之震荡。该检测器的震荡频率与旋涡频率同步，从而达到检测流量大小的目的，并且本检测器不受其它方向的振动力和流体干扰的影响。由于其独特的结构，使得该检测器的性能稳定、可靠。可在500℃左右的介质中长期工作，如果选择合适的抗氧化和抗疲劳的材料制作，甚至于可工作在600℃左右的介质温度中。
电容检测器4的结构如图3所示，它是由微分布电容引线装置11、法兰型振动管12和圆柱形陶瓷对称电极13组成的，本结构具有以下特点①图4所示法兰型振动管12，其振动圆筒121与安装法兰122为一整体结构。其整体结构与引线护管焊接成一体，避免了因护管振动引起的应力变形，特别是应用在插入或涡街传感器上尤为重要。法兰型振动管另一特征是内壁有消除应力的应力槽123，在安装法兰122的根部也有应力槽124，有效地克服了检测器在高温中的应力变形造成的电容值不稳定。②微分布电容引线装置11，其结构如图5所示，该微分布电容引线装置11采用了引线管114与引线护管112进行绝缘隔离的结构，其隔离空间为空气或其它介质，两端还装有绝缘体115，大大减少了引线111与引线护管112间的分布电容，从而减少了检测器因分布电容过大引起的噪声干扰。信号灵敏度得到提高，特别是大口径插入式涡街传感器。由于引线较长，严重时分布电容值比检测器的固有电容值还大，使得检测器的噪声大为增大、灵敏度降低、信号质量差。另外，引线过长易擅动，更恶化了上述缺点，严重时无法正常工作。③圆柱形陶瓷对称电极13的具体结构如图6a、6b所示，在它的圆柱形陶瓷131上制作有对称的导体电容半圆极板132。由于采用了陶瓷结构，其在高温中的变形极小，从而使检测器的两个对称电容值稳定可靠。
权利要求1.一种高性能电容式涡街流量传感器，包括表体(6)、旋涡发生体(5)、电容检测器(4)和放大器(1)，放大器(1)是通过连接杆(2)与电容检测器(4)相接的，其特征在于电容检测器(4)由微分布电容引线装置(11)、法兰型振动管(12)和圆柱形陶瓷对称电极(13)组成，其中法兰型振动管(12)的振动圆筒(121)与安装法兰(122)为一整体结构，并在其内壁有消除应力的应力槽(123)，在安装法兰(122)的根部也有应力槽(124)。
2.根据权利要求1所述的高性能电容式涡街流量传感器，其特征在于微分布电容引线装置(11)采用了引线管(114)与引线护管(112)绝缘隔离的结构，两端还装有绝缘体(115)。
3.根据权利要求1所述的高性能电容式涡街流量传感器，其特征在于圆柱形陶瓷对称电极(13)的圆柱形陶瓷(131)上制作有对称的导体电容半圆极板(132)。
专利摘要一种高性能电容式涡街流量传感器，包括表体(6)、旋涡发生体(5)、电容检测器(4)和放大器(1)，其中的电容检测器(4)由微分布电容引线装置(11)、法兰型振动管(12)和圆柱形陶瓷对称电极(13)组成，法兰型振动管(12)的振动圆筒(121)与安装法兰(122)为一整体结构，微分布电容引线装置(11)的引线管(114)与引线护管(112)采用绝缘隔离结构。本实用新型由于其独特的结构使之可以在高温介质500℃左右情况下正常工作，并具有抗震性能好，分布电容小、噪声低、灵敏度高、安全、可靠、实用性强等优点。
文档编号G01F1/56GK2352927SQ9824157
公开日1999年12月8日 申请日期1998年10月21日 优先权日1998年10月21日
发明者姚宁 申请人:威海市区海城机械加工厂