电容拾取传感器制造技术

一种科里奥利质量流控制器包括流量传感器管、相对流量传感器管定位以使流量传感器管振动的驱动装置，以及相对流量传感器管定位以测量在流量传感器内由科里奥利力造成的扭曲的位置拾取装置。公开了一种电容拾取传感器，其包括至少一个可连接到第一电势并适于位于连接到第二电势的流量传感器管附近的导电板。导电板相对流量传感器管定位，以便在其间确定一间隙。导电板和流量传感器管之间的电容由于当流量传感器管振动时导电板和流量传感器管的相对运动而变化。电磁、静电、声音和／或压电驱动器可以用来振动流量传感器管。科里奥利质量流控制器还可以包括适于接收来自流量传感器管的流体并提供流量控制的整体流量控制装置。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

Capacitance pickup sensor

A Coriolis mass flow controller comprises a driving device, the flow sensor tube relative to the flow sensor tube positioned so that the flow sensor tube vibration, and position pickup device relative to the flow sensor to measure the result in the flow sensor tube due to Coriolis force twist tube. A capacitance pickup sensor is disclosed that includes at least one conductive plate that is connectable to a first potential and is adapted to be located near a flow sensor tube connected to a second potential. The conductive plate is positioned relative to the flow sensor tube so as to define a gap therebetween. The capacitance between the conductive plate and the flow sensor tube varies as a result of the relative movement of the conductive plate and the flow sensor tube when the flow sensor tube vibrates. Electromagnetic, electrostatic, acoustic, and / or piezoelectric actuators can be used to vibrate flow sensor tubes. The Coriolis mass flow controller may also include an integral flow control device adapted to receive fluid from a flow sensor tube and provide flow control.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及质量流测量和控制，且具体地说，涉及一种基于科里奥利力效应并具有带相关传感、控制及通信电路的一体的流量控制阀的质量流测量及控制装置。基于科里奥利力效应的质量流测量以下面方式实现。科里奥利力导致质量在已确立的方向上流动并然后被迫使改变方向并具有垂直于已确立的流动方向的矢量分量的效应。这可以通过以下公式解释。FC=M×ω式中FC(科里奥利力矢量)是M(质量流矢量)和ω角速度矢量)的叉积。在旋转系统中，角速度矢量沿旋转轴定向。利用“右手原则”，手指确定旋转方向，而展开的拇指确定角速度矢量方向。在典型科里奥利力流动传感器情况下，通过其建立流体流动的管被振动。管经常为一个或多个环形的形状。环形形状为使质量流矢量在环的不同部分指向相反的方向。例如该管环可以为U形、矩形、三角形或Δ形或螺旋形。在直管的特定实施例中，质量流矢量在一单个方向，同时存在两个重合在管的固定点的角速度矢量。在振动系统中由于转动方向改变，角速度矢量变化。结果为在任何给定时刻，科里奥利力以相反方向作用在质量流矢量或角速度矢量指向相反方向的地方。由于角速度矢量由振动系统造成连续变化，科里奥利力也持续变化。结果为动态扭曲运动施加到管的振荡运动之上。扭曲的大小与对于给定角速度的质量流成比例。质量流测量通过测量在传感器管内由流体移过传感器管产生的科里奥利力造成的扭曲而实现。典型的公知装置利用包括磁铁和线圈对的拾取传感器，该磁铁和线圈对位于流量管上科里奥利力导致的位移被认为最大的地方。线圈和磁铁装在相对的结构上，例如，磁铁安装在管上而线圈安装在静态封装壁上。磁铁将移入或移出线圈，在线圈内感应电流。该电流与磁铁相对线圈的运动成比例。由于这是速度测量，速度及由此的信号当流量管穿过其休止位置(过0(zero crossing))时最大。科里奥利力导致的扭曲在速度信号内产生相移，其通过测量两个速度传感器间过零次数的不同而测得。在应用中，这给次数测量回路带来很大的精度负担。这可能会限制由这种技术测得的质量流的最大灵敏度。此外，基于科里奥利技术的公知装置的流速性能一般限制于高于很多应用所期望的流速。此外，现有的科里奥利质量流测量装置只保证了带有非一体流动控制能力的质量流传感。由用户提供用于控制流量的装置。本专利技术旨在解决与现有技术相关联的这些缺点。在本专利技术的一方面中，公开了用于质量流测量装置的电容拾取(pickoff)传感器。质量流测量装置包括流量传感器管和用于振动流量传感器管的驱动装置。电容拾取传感器包括至少一个可连接到第一电势并适于位于连接到第二电势的流量传感器管附近的导电板。导电板相对流量传感器管定位，以便在其间确定一间隙。导电板和流量传感器管之间的电容由于当流量传感器管振动时导电板和流量传感器管的相对运动而变化。在本专利技术另一方面中，科里奥利质量流传感器包括流量传感器管，相对流量传感器管定位以产生流量传感器管振动的驱动装置，以及相对流量传感器管定位以测量流量传感器管内由科里奥利力造成的扭曲的电容位移计。在特定实施例中，使用电磁、静电、声音、及/或压电驱动器以振动流量传感器管。在另一实施例中，压电装置用于振动流量传感器管和探测流量传感器管内的扭曲。在本专利技术又一方面中，科里奥利质量流控制器包括流量传感器管、相对流量传感器管定位以使流量传感器管振动的驱动装置，以及相对流量传感器管定位以测量在流量传感器内由科里奥利力造成的扭曲的位置传感装置。科里奥利质量流控制器还包括适于从流量传感器管接收流体的一体的流量控制装置。这种带有相关传感电路的一体的流量阀提供了更紧凑的封装，其容易使用并在动态性能上提供了显著的改进。在本专利技术另一方面中，科里奥利质量流传感器包括流量传感器管、流量传感器管位于其内的壳体、定位在壳体外侧用于振动流量传感器管的驱动装置，以及至少一个相对流量传感器管定位以测量在流量传感器管内由科里奥利力造成的扭曲的拾取传感器。在示例性实施例中，拾取传感器位于壳体内。在另一实施例中，磁铁连接到流量传感器管，且驱动装置包括电磁线圈。磁铁可以是非稀土磁铁，且更具体地说，为镀镍钐锆磁铁。电磁线圈可以包括一能量感应器。根据本专利技术的另一方面，质量流测量装置包括具有第一和第二端部的壳体，阀体(flowbody)、以及相对壳体第一端和阀体定位以便使阀体和第一端以密封方式连接的第一密封件，用户接口组件以及第二密封件相对壳体第二端定位以便使用户接口组件和第二端以密封形式连接。密封件允许多种类型的用户接口组件间互换，包括符合IP-65/NEMA 4X的用户接口组件，并提供了附加的流体密封。本专利技术的其他目的和优点将在阅读以下的详细描述及参照附图时显而易见，其中附图说明图1是概念性示出根据本专利技术各方面的科里奥利质量流传感器的方块图；图2A和2B示出采用根据本专利技术的实施例的电磁驱动器的科里奥利质量流传感器；图3A和3B示出采用根据本专利技术的实施例的静电驱动器的科里奥利质量流传感器；图4A和4B示出采用根据本专利技术的实施例的声音驱动器的科里奥利质量流传感器；图5A、5B和5C示出采用根据本专利技术的实施例的压电驱动器的科里奥利质量流传感器；图6是根据本专利技术的用于测量科里奥利力导致的相移的同步放大器的示意图；图7是根据本专利技术的用于测量科里奥利力导致的相移的双通道同步放大器的示意图；图8是示出了利用根据本专利技术的信号处理方法的来自各传感器管位置传感器的输入信号的振幅间关系曲线。图9是根据本专利技术的用于测量科里奥利力导致的相移的双同步放大器的示意图；图10是根据本专利技术的包括用于测量科里奥利力导致的相移的基准频率调整装置双同步放大器的示意图；图11示出根据本专利技术的电容位移探针的第一实施例；图12示出根据本专利技术的电容位移探针的第二实施例；图13示出根据本专利技术的电容位移探针的第三实施例；图14是根据本专利技术实施例的科里奥利质量流控制器的透视图；图15是图14所示的科里奥利质量流控制器的剖视图；图16是图15所示的科里奥利质量流控制器的分解视图；图17A和17B分别示出现有技术的螺纹阀连接和根据本专利技术的密封的螺纹阀连接的各方面；以及图18是根据本专利技术另外方面的科里奥利质量流控制器的实施例的透视图。在本专利技术可以有各种修改和变动形式，其特定实施例在附图中示例性示出并在此加以详细描述。然而应理解，特定实施例在此的描述不用于将本专利技术限定为所公开的特定形式，而相反本专利技术要涵盖落于如所附权利要求限定的本专利技术的精髓和范围内的所用修改、等价物及变动。以下将描述本专利技术说明性的实施例。为了清晰起见，在本说明书中未描述实际装置的所有特征。当然应明白，在任意的这种装置开发过程中，必须作出各种装置特征的决定以获得开发者的特定目的，例如符合与系统有关的及与商业有关的约束，后者将从一个装置到另一装置而有所变化。此外，将意识到这种开发努力将是复杂并耗时的，但尽管如此，对于利用本公开文本的本领域技术人员将是常规的任务。图1是概念性地示出根据本专利技术各方面的科里奥利质量流传感器。科里奥利质量流传感器1包括一流量传感器管2，与其相对定位的驱动装置3以便振动该管2。位移计4相对管2定位以便测量在管2内由于科里奥利力产生的扭曲。用于传感器管2的典型材料为316L不锈钢。使用316L不锈钢的原因包括其能抵抗来自很多物质的化学侵蚀，其抵抗由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容拾取传感器，其用于包括流量传感器管和用于振动流量传感器管的驱动装置的质量流测量装置，所述电容拾取传感器包括：至少一个可连接到第一电势上并适于定位在连接到第二电势的流量传感器管附近的导电板，以便在流量传感器管和导电板之间确定间隙； 以便在导电板和流量传感器管之间的电容在流量传感器管振动时由于导电板和流量传感器管的相对运动而变化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔J巴杰，约瑟夫C迪尔，杰弗里L怀特利，蒂莫西W斯科特，
申请(专利权)人：埃莫森电器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]