[实用新型]高温剪切型涡街流量传感器

说明书

一种高温剪切型涡街流量传感器，用于高温气体流量测量，属于压电型传感器领域。

涡街流量传感器是70年代才发展起来的一种新型流量测量仪表，因有其公认的优点越来越受到人们的重视，正处在不断发展过程中。为了达到节约能源的目的，各种工况使用的蒸气温度越来越高，达400-500℃以上。我国该温度段使用的流量传感器市场非常大，目前国内市场上400℃以上的涡街流量传感器大多由外国公司生产，这些产品基本上是利用压电晶体铌酸锂(LiNbO3)的厚度伸缩模式来制作涡街流量传感器，利用该模式来制作涡街流量传感器对机械零件的加工，晶体片的加工，技术要求都非常高，而且机电转换的效率很低，这样涡街流量传感器的输出信号较弱，影响了对流量下限的测量。

本实用新型的目的在于针对现有技术的上述缺陷，设计一种新型结构的涡街流量传感器，解决高温工况下绝缘电阻率问题，提高机电转换效率，同时改善输出信号质量，使之能适应各种复杂的工况。

为达到这样的目的，本设计人采用铌酸锂厚度剪切模式来制作涡街流量传感器，将铌酸锂晶体加工成带孔的厚度剪切型方片，将受力杆、基座和方形块加工成一体，基座与受力杆连接处呈圆锥形及有双腰形凹槽，并留有加强筋与圆锥体相连接；在基座上固定有半圆直角座，用M4长螺钉和M4螺母将质量块、感受振动信号和涡街信号的铌酸锂晶体片、振动信号输出电极片和涡街信号输出电极串起来与方形块紧密地拧在一起并固定在基座上。以上这些零件之间只能产生静摩擦，不能滑动，这样方形块在受力杆受到涡街交替力F1、F2时，就对铌酸锂晶体片产生剪切应变，电荷信号通过电极片及外壳输出，其幅值大小与流体流量成正比。

为更清楚理解本实用新型的技术解决方案，下面结合附图作进一步详细描述。

附图1为本实用新型的结构示意图。

图中，受力杆1、基座2与方形块12加工成一体，基座2与受力杆1的连接处呈圆锥形及双腰形凹槽，并留有加强筋与圆锥形连接，半圆直角座4的立面与基座2垂直，用3个M3螺钉3固定在基座2上，两片感受涡街信号的铌酸锂晶体片10之间插入涡街信号输出电极片9，两片感受振动信号的铌酸锂晶体片7中插入振动信号输出电极片8，用M4长螺钉5和M4螺母11把质量块6、铌酸锂晶体片7和电极片8、铌酸锂晶体片10和电极片9等零件与方形块12在同一轴线上拧紧。

以上这些零件紧密地拧在一起，互相之同只能产生静摩擦，不能滑动，这样就使方形块12在受力杆1受到涡街交替力F1、F2时，就对铌酸锂晶体片10(两片)产生剪切应变，铌酸锂晶体片10(两片)产生剪切应变时就有电荷信号通过电极片9及外壳输出，该涡街信号的输出幅值大小与流体流量成正比。

图2为本实用新型结构图1中所标的A-A剖面图。

图中标出，半圆直角座4用3个M3螺钉固定在基座2上。

图3为本实用新型结构图1中所标的受力杆与基座连接处B向视图。

图中可见，基座2与受力杆1的圆锥形连接处有双腰形凹槽13并留有加强筋14。双腰形凹槽13的方向与方形块12成90°，与受力杆1的扁平部分同一方向。

图4为本实用新型结构中与方形块12有关的局剖图。

图中显示出方形块12与受力杆1、基座2加工连成一体。

当涡街流量传感器装在工况现场管道上，由于流体运动及外界因素等原因，管道会产生振动，这种振动同样会影响涡街交替力F1、F2，为了把这种影响减少到最小，本实用新型特别设计了感受振动信号的质量块6，当质量块6感受到振动信号时，就对铌酸锂晶体片7(两片)产生应力，由于铌酸锂晶体片7(两片)安装时使其极性与两片铌酸锂晶体片10相反，所以当质量块6感受到振动信号时，铌酸锂晶体片7(两片)就会输出与两片铌酸锂晶体片10相反方向的压电信号，这样就把混杂在涡街信号中的振动信号影响减少到最小，因而使该涡街流量传感器适用于各种比较复杂的工况。