应力式涡街流量传感器制造技术

一种应力式涡街流量传感器是利用卡门涡街原理设计的流体振动式仪表，提高了测量小流量信号特性，并且流量下限值低、量程比宽以及适应广泛，其特征在于压电元件探头体分别连接双点反馈式差动电荷放大器、具有低频提升的适调放大器、两级带通滤波器、单限电压比较器、电压跟随器和稳压器，解决了小流量测量过程中不能正确取出低频涡街信号的问题。（*该技术在2001年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于自动化仪表中的流量测量领域。具体说是根据卡门涡街原理设计制造的一种流体振动式仪表。它适应于液体、气体和蒸汽的流量测量。目前所应用的应力式涡街流量传感器由壳体、旋涡发生体、压电元件探头体和检测放大器等部件组成。该传感器的主要问题是测量小流量信号特性差，流量下限值偏高和量程比较窄。其问题首先在于检测放大器中的差动电荷放大器，它的下限截止频率过高，达不到小流量涡街信号最低频率的要求；其次在于检测放大器中的二阶低通滤波器，它的增益偏低，满足不了较宽流量范围内涡街信号幅频特性的要求。上述问题导致现有技术的应力式涡街流量传感器，小流量低频涡街信号检测不出来，以及不能正确处理宽流量范围内的涡街信号。本技术的目的是提供一种提高了测量小流量信号特性，并且流量下限值低，量程比宽以及适应广泛的一种应力式涡街流量传感器。为完成上述目的，所采用的技术方案是根据卡门涡街原理、旋涡应力式检测公式以及压电元件探头体特性、重新设计检测放大器。首先采用双点反馈式差动电荷放大器和具有低频提升的适调放大器相结合的电路形式，解决现有技术差动电荷放大器难以实现下限截止频率低的问题；同时克服了使用高输入阻抗(1010Ω)运放和高阻值反馈电阻所引起的匹配难、抗干扰能力差、噪声和漂移大的缺点。其次采用两级带通滤波器相串联的电路形式，解决现有技术二阶低通滤波器难以做到增益高的问题；通过选择带通滤波器参数值，使两级串联得到的幅频特性，基本符合在较宽流量范围内涡街信号的幅频特性。第三采用单限电压比较器，可在没有信号时，输出为低电平；通过选择门限宽度电压值，以最大限度地阻挡各种干扰和噪声。其它辅助电路，如采用电压跟随器提供各级电路的中心电位，采用稳压器可较灵活选择供电电压。本技术的检测放大器部件结合附图加以详细描述图一为本技术的检测放大器方框图；图二为本技术的检测放大器原理图。根据图一所示，本技术的检测放大器由双点反馈式差动电荷放大器，具有低频提升的适调放大器，两级带通滤波器，单限电压比较器，电压跟随器和稳压器等电路构成。其输入端d、e连接压电元件探头体YD两根引出线，输出端输出电压脉冲信号 ，送给流量显示仪，并由其提供直流电源电压DC给检测放大器。根据图二所示，本技术的检测放大器的双点反馈式差动电荷放大器由电阻R1～R5，电容C1～C5，运放IC10P－07E／C和IC2 1／4LM124组成。双点反馈除了负反馈外，还同时用运放IC2，电阻R3～R5，电容C5组成的反相器输出，向运放IC1的同相端反馈。这种电路形式可最大限度地抑制电荷信号中参杂的各种共模干扰成分，增强测试系统的抗干扰能力。具有低频提升的适调放大器由电阻R6～R8，电容C6、C7，电位W和运放IC3 1／4LM124组成，属于同相运算放大器形式。其幅频特性为KF(f)=R7+WR7+aw----(1)]]>式中f0＝ 1/(2πR8C7) ，a是电位器W的滑动比，式(1)以可分为两部分，中括号前为适调增益部分，与频率无关；中括号内为低频提升部分，与调节增益无关。两级带通滤波器由电阻R9～R12，电容C8、C9，二极管D1、D2和运放IC4 1／4LM124，以及电阻R15～R17，电容C11、C12，二极管D3、D4和运放IC5 1／4LM124组成，属于多环反馈型滤波器形式。所不同的是，因取低品质因数值，去样了应接在电阻R9与电容C8、C9三者相交点和中心电位上的电阻，在计算时，该去样电阻取无穷大值，电路性能不变。同样也去样了应接在电阻R15与电容C11、C12三者相交点和中心电位上的电阻。电阻R11二极管D1和D2以及二极管D3、D4起到限幅作用。单限电压比较器由电阻R18～R21，二极管D5和运放IC6 1／2LM158组成，属于具有下行迟滞特性的电压比较器。电压跟随器由电阻R13、R14，电容C10和运放IC7 1／2LM158组成。稳压器由电容C13、C14和三端集成稳压器LM78L08组成。设置开关K，可选择不同高电平值的电压脉冲。二极管D6防止电源DC接反损坏稳压器而设置。将输出电压脉冲端对OV短接，可采用二线制取出电流脉冲。上述集成器件OP－07E／C、LM124、LM158和LM78L08也可用类产品替代。本技术应力式涡街流量传感器，解决了测量小流量信号特性差、流量下限值偏高和量程比较窄的问题。在正确检测出小流量低频涡街信号，以及正确处理宽流量范围内的涡街信号的前提下，做到最大限度地抑制各种高低频干扰和噪声。本技术的双点反馈式差动电荷放大器和具有低频提升的适调放大器相结合的电路形式，同样适应其它仪器仪表；两级带通滤波器相串联的电路形式，同样适应其它型号的涡街流量传感器。权利要求1.一种由壳体、旋涡发生体、压电元件探头体和检测放大器部件组成的应力式涡街流量传感器，其特征在于压电元件探头体连接双点反馈式差动电荷放大器、具有低频提升的适调放大器、两级带通滤波器、单限电压比较器、电压跟随器、稳压器，a.双点反馈式差动电荷放大器由电阻R1～R5、电容C1～C5、运放IC1op-07E/C和IC21/4LM124组成；b.具有低频提升的适调放大器由电阻R6～R8、电容C6和C7、电位器W和运放IC31/4LM124组成；c.两级带通滤波器由电阻R9～R12、电容C8和C9、二极管D1和D2、运放IC41/4LM124，以及电阻R15～R17、电容C11和C12、二极管D3和D4、运放IC51/4LM124组成；d.单限电压比较器由电阻R18～R21、二极管D5、运放IC61/2LM158组成。专利摘要一种应力式涡街流量传感器是利用卡门涡街原理设计的流体振动式仪表，提高了测量小流量信号特性，并且流量下限值低、量程比宽以及适应广泛，其特征在于压电元件探头体分别连接双点反馈式差动电荷放大器、具有低频提升的适调放大器、两级带通滤波器、单限电压比较器、电压跟随器和稳压器，解决了小流量测量过程中不能正确取出低频涡街信号的问题。文档编号G01F1/32GK2090518SQ91215438公开日1991年12月11日 申请日期1991年5月8日 优先权日1991年5月8日专利技术者汪乃群 申请人:青岛自动化仪表厂, 国营青岛无线电专用设备厂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由壳体、旋涡发生体、压电元件探头体和检测放大器部件组成的应力式涡街流量传感器，其特征在于压电元件探头体连接双点反馈式差动电荷放大器、具有低频提升的适调放大器、两级带通滤波器、单限电压比较器、电压跟随器、稳压器，ａ．双点反馈式差动电荷放大器由电阻Ｒ１～Ｒ５、电容Ｃ１～Ｃ５、运放ＩＣ１ｏｐ－０７Ｅ／Ｃ和ＩＣ２１／４ＬＭ１２４组成；ｂ．具有低频提升的适调放大器由电阻Ｒ６～Ｒ８、电容Ｃ６和Ｃ７、电位器Ｗ和运放ＩＣ３１／４ＬＭ１２４组成；ｃ．两级带通滤波器由电阻Ｒ９～Ｒ１２、电容Ｃ８和Ｃ９、二极管Ｄ１和Ｄ２、运放ＩＣ４１／４ＬＭ１２４，以及电阻Ｒ１５～Ｒ１７、电容Ｃ１１和Ｃ１２、二极管Ｄ３和Ｄ４、运放ＩＣ５１／４ＬＭ１２４组成；ｄ．单限电压比较器由电阻Ｒ１８～Ｒ２１、二极管Ｄ５、运放ＩＣ６１／２ＬＭ１５８组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪乃群，
申请(专利权)人：青岛自动化仪表厂，国营青岛无线电专用设备厂，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]