振动膜式密度传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种测量气体或液体密度的振动膜式密度传感器，由振动子、拾振器、放大器和激振器组成，其特征在于所述的振动子为振动膜片，并在膜片固定周边与有效振动面之间有斜面衰减带。本实用新型专利技术为频率型密度传感器，便于与计算机联接，其制作简便、加工精度无特殊要求，成本大大低于振动筒，并且克服了原平膜无法克服的温漂现象和外界应力干扰，适于批量生产。（*该技术在1999年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种传感器，更具体地说是涉及一种用于测量气体或液体密度的传感器，由振动子、拾振器、放大器和激振器组成。现有技术中，气体密度测量通常采用比重瓶法、气体天平法等方法。由于气体密度的测量往往受到温度、压力影响，因此在测定中，除测定质量、体积外，还须精确测定其温度与压力。测量手段繁琐、测试精度不高，同时，测试所得的模拟量不易和计算机联接。现有一种用于测量液体密度的振筒式传感器，由使振筒振动的电磁驱动线圈、检测出此振动的接收线圈以及维持振动的放大器组成，其不足之处是制造工艺很难达到理论要求，特别是振筒壁厚不均匀使得振型不对称，振频严重不稳定，不能得到广泛应用。至今，没有一种以振动膜片检测气体密度的频率型传感器。本技术的目的在于避免现有技术的不足之处，提供一种频率型气体或液体密度传感器，由振动子、拾振器、放大器和激振器组成，并以振动膜片代替振动筒式振动子。其振型简单、稳定，制造方便，便于与计算机联接。本技术的目的由以下技术方案实现本技术包括振动子、激振器、拾振器和放大器。由振动子、激振器、拾振器和放大器组成闭环回路自激振荡器。所述的振动子采用振动膜片，振膜周边固定在振膜基座上，在其固定周边和有效振动面之间有冲压成的斜面衰减带，衰减带将振膜的有效振动面与其固定边缘隔离，使任何外界因素引起的变化不至影响有效振动面和边界条件W＝0、 ＝0。本技术激振器采用电磁线圈。所述的电磁线圈位于膜片一侧，线圈中心的铁芯垂直于膜片平面，铁心端头正对膜片中心，线圈接收放大器的输出信号。所述的拾振器采用半导体应变片，在与线圈相对一侧的膜片中心粘贴半导体应变片，其应变信号送至放大器输入端，通过运算放大器二级放大，放大器的输出信号由激磁线圈接收。膜片两侧腔体与被侧介质的容器相通，两侧介质压力相等。本技术膜片采用弹性合金钢，经冲床冲压而成，其周边通过粘贴、挤压或焊接方式固定在膜片基座上，电磁线圈与铁芯给膜片以激振力，使膜片以固有频率振动，拾振器敏感此振动，并产生相应的电压信号送至放大器，经放大反馈给激振线圈，以维持膜片谐振，当被侧介质密度变化时，位于被测介质中的膜片质量改变，其谐振频率变化，以此变化的频率耒反映被测介质密度。本技术具有如下优点1.本技术由于采用弹性膜片为振动子，其振型简单、不易引起振型跳变，工作稳定可靠；2.由于设计震动膜片上的衰减带，振动能被封闭在振动圈内，使系统品质因素Q值得到提高，并且克服了原平膜无法克服的温漂现象，隔离外界随机应力和膜片的偶合；3.膜片采用弹性合金钢材料，冲压而成，加工方便，批量生产其成本大大低于振筒；4.由于采用半导体应变拾振器，拾振方式简单、体积小；5.本技术为频率型传感器，便于和计算机联接，直接进行数字处理、显示。附图说明图1为本技术结构示意图；图2为本技术气体容器进气接头示意图；图3为本技术激磁电路原理图。图中标号1.振膜有效振动面、2.振膜衰减带、3.振膜固定周边、4.应变片、5.线圈、6.铁芯、7.线圈骨架、8.压块、9.压盖、10.膜片基座、11.进气接头、12.进气管、13.容气壁。以下通过实施例，并结合附图对本技术作进一步描述。实施例参见图1，振动子为园形或梁式振动膜片，在其固定周边3与有效振动面1之间，设计有衰减带2，膜片采用3J52弹性合金钢经冲床冲压而成，衰减带2宽度为1.4mm～1.6mm，衰减带面与振膜固定周边之间的外夹角为60～80°，振膜厚度为0.1～0.2mm。膜片的固定采用挤压方式，将膜片固定周边3置于膜片基座10与压块8之间，压块8上的压盖9与膜片基座10之间通过螺纹连接，旋紧压盖9，膜片便被固定在膜片基座上。激磁线圈5置于膜片一侧，线圈的直流电阻为120Ω，线圈骨架7材料为有机玻璃，在线圈骨架7中心通孔中，固定有铁芯6，铁芯6垂直于膜片平面，铁芯6端头正对膜片中心，距膜片1mm左右。铁芯6是以螺纹固定，旋动铁芯6便可调节膜片与铁芯之间的距离，以此改变膜片的振动幅度。在与线圈相对一侧膜片中心粘贴半导体应变片4。参见图3，采用1KΩ的半导体应变片作为拾振器，其输出信号通过由运算放大器G1、G2组成的二级放大电路(第二级放大采用自动增益控制)，放大的输出信号由激磁线圈L接收，在激磁线圈5及铁芯6中产生激振信号，维持膜片振动。激磁线圈采用双线并绕，其中一组为传感器的信号输出端，其输出的方波信号作为后级数字显示仪表的输入信号，也可直接与计算机联接。参见图2，本技术被测气体容器进气接头11为三通式，其进气管12平行于膜片平面，以避免被测气体对膜片的冲击，进气接头11与容器壁13之间的接触面成喇叭口状，容器进气口的喇叭口朝向容器内，以实现对容器中气体的密封。本技术也可用于液体密度的测量，还可通过测量密度间接测量介质的压力。权利要求1.一种测量气体、液体密度的振动膜式密度传感器，由振动子、拾振器、放大器和激振器组成闭环回路自激振荡器，其放大器接收拾振器输出信号，由运算放大器G1、G2二级放大，放大器信号输出端与激振器相连接，特征在于a.所述的振动子为振动膜片，振膜周边(3)固定在膜片基座(10)上，在其固定周边(3)与有效振动面(1)之间有斜面衰减带(2)；b.所述的拾振器为半导体应变片；c.所述的激振器采用电磁线圈；d.电磁线圈(5)位于膜片一侧，在线圈骨架(7)中心通孔中，以螺纹固定铁芯(6)，铁芯(6)垂直于膜片平面，铁芯(6)端头正对膜片中心，在与线圈(5)相对一侧的膜片中心粘贴半导体应变片，膜片两侧腔体与被测介质容器相通。2.如权利要求1所述的振动膜式密度传感器，其特征在于所述的振动膜片采用3J52弹性合金钢冲压而成，衰减带(2)宽度为1.4～1.6mm，振膜厚度为0.1～0.2mm，衰减带(2)斜面与振膜周边(3)之间的外夹角为60～80°。3.如权利要求1所述的振动膜式密度传感器，其特征在于所述的振膜周边(3)置于压块(8)与振膜基座(10)之间，压盖(9)与膜片基座(10)之间以螺纹连接。4.如权利要求1所述的振动膜式密度传感器，其特征在于被测气体容器进气接头(11)为三通式，其进气管(12)平行与膜片平面。专利摘要本技术涉及一种测量气体或液体密度的振动膜式密度传感器，由振动子、拾振器、放大器和激振器组成，其特征在于所述的振动子为振动膜片，并在膜片固定周边与有效振动面之间有斜面衰减带。本技术为频率型密度传感器，便于与计算机联接，其制作简便、加工精度无特殊要求，成本大大低于振动筒，并且克服了原平膜无法克服的温漂现象和外界应力干扰，适于批量生产。文档编号G01N9/24GK2056249SQ89217849公开日1990年4月18日 申请日期1989年10月9日 优先权日1989年10月9日专利技术者王荫槐, 谭敏, 胡敏, 贾育, 周利民 申请人:王荫槐, 谭敏, 胡敏, 贾育, 周利民本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量气体、液体密度的振动膜式密度传感器，由振动子、拾振器、放大器和激振器组成闭环回路自激振荡器，其放大器接收拾振器输出信号，由运算放大器Ｇ１、Ｇ２二级放大，放大器信号输出端与激振器相连接，特征在于：ａ．所述的振动子为振动膜片，振膜周 边（３）固定在膜片基座（１０）上，在其固定周边（３）与有效振动面（１）之间有斜面衰减带（２）；ｂ．所述的拾振器为半导体应变片；ｃ．所述的激振器采用电磁线圈；ｄ．电磁线圈（５）位于膜片一侧，在线圈骨架（７）中心通孔中，以螺纹固定铁 芯（６），铁芯（６）垂直于膜片平面，铁芯（６）端头正对膜片中心，在与线圈（５）相对一侧的膜片中心粘贴半导体应变片，膜片两侧腔体与被测介质容器相通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王荫槐，谭敏，胡敏，贾育，周利民，
申请(专利权)人：王荫槐，谭敏，胡敏，贾育，周利民，
类型：实用新型
国别省市：34[中国|安徽]