一種新型差力(電容)式流量傳感器及其加工工藝、以及應用的製作方法

2023-05-24 15:23:31

專利名稱：一種新型差力(電容)式流量傳感器及其加工工藝、以及應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種差力(電容)式傳感器，特別是對其電容結構的改進。
背景技術：
現有的電容式力傳感器，其定電極部分採用的是PVC板上粘接金屬片的結構， 這樣的結構在測量時往往會出現測量精度不高，粘接的金屬片易脫落等問題。

發明內容
本發明的目的在於，克服現有技術的不足，對電容式力傳感器的定電極部分作 出改進。 本發明採用的技術方案如下
差力(電容)式流量傳感器，包括 上端固定不動的彈性管；裝在彈性管內，從彈性管的下端伸出，且固定不動的 定電極；以及，固定裝在彈性管下端且可隨彈性管彈性位移的動電極；所述定電極和動 電極相互面對，並分別通過導線與轉換電路連接； 其特徵在於所述定電極從彈性伸出的部分為一陶瓷片，在陶瓷片的至少一個 面上鍍有金屬，構成定電極片，與套在定電極外的動電極構成電容。
具體的，在陶瓷片上鍍的金屬為銀粉。 具體的，所述動電極為一金屬柱體，其中心開有供定電極伸入的空腔，空腔內 壁與定電極陶瓷片構成電容。 作為改進，彈性管第二端上固設有密封蓋，將動電極與定電極罩住密封。
本發明的技術方案還包括一種差力(電容)式流量計，包括依次連接的阻流件、 測杆、力傳感器以及信號轉換、積算顯示、輸出電路，其特徵在於，所述力傳感器為前 面技術方案中所述的差力(電容)式流量傳感器。 作為對上述方案的改進，彈性管第二端上固設有密封蓋，將動電極與定電極罩 住密封；測杆與密封蓋固定連接。 本發明技術方案還包括所述的差力(電容)式流量傳感器的加工工藝，包括下述 步驟 l)用工業修補劑均勻的塗在定電極陶瓷片的兩側，厚度不超過0.2mm，室溫8小 時或8(TC高溫3小時回溫後將已幹固的多餘的修補劑刮掉； 2)將定電極從彈性管第一端放入，並保持電極片下部與彈性管之間有lmm間 距，然後在彈性管與定電極之間分別放入數量相等，厚度相同的銅片，使之不能晃動， 然後將彈性管與定電極的接觸點焊接；轉焊，電流一般在40A左右，回溫後拿出銅片；
3)將動電極套裝在定電極外，使動電極的空腔內壁與定電極各個面的空間距離 大致相等，然後在動電極內壁與定電極陶瓷片鍍金屬面之間的間隙同時放入數量相等，
3厚度相同的銅片，固定後使其不再晃動，然後點焊將動電極固定在彈性管上，回溫後拔 掉銅片； 4)將動電極放入密封蓋中，然後轉動焊接。 在所述的每個步驟結束之後，用兆歐表測導線與外殼間的絕緣強度，淘汰絕緣 強度為50MQ以下者。 本發明的有益效果在於它利用陶瓷代替了原來的PVC材料，使得產品的測量 精度大為提高，而且質量更加穩定可靠，測量介質的溫度大大提供，可高達500°C，解 決了許多流量計高溫介質無法測量的難題。


圖1為本發明實施例的流量計結構示意圖；圖2為本發明實施例的力傳感器剖視圖；圖3為力傳感器的彈性管剖視圖；圖4為力傳感器的定電極剖視圖；圖5為力傳感器的動電極剖視圖；圖6為力傳感器的動電極俯視圖；圖7為力傳感器的密封蓋剖視圖。圖中各標號對應部件名稱為1、信號轉換、積算顯示、輸出電路；2、差力(電容)式流量傳感器；3、
管(外殼)；4、測杆；5、阻流件；21、電極導線；22、彈性管；23、定電極；24、定 電極片；25、動電極；26、密封蓋；27、定電極片。
具體實施例方式
本發明的實施例參見圖l，差力(電容)式流量計，主要由測量管、力傳感器、
測杆、阻流件和信號轉換、積算顯示、輸出電路組成， 測量流速時，將測杆和阻流件探入流體中，阻流件所受的力F和流體流速存在 下面的關係F^丄戸2j…….,.，..……….....，…….,…，……(1) ，2廣 F是流體對阻流件的作用力；l是阻尼係數，當雷諾數達到一定值時，將趨於 常數；A是阻流件的迎流面積(A= < ， d為靶徑)；V是阻流件和管壁間環形截面處流
4
體的平均流速，p是流體密度。 從上面公式可以得到流體的流速大小，從而根據公式2推導出一定管道下的流
體流量的大小。 "3600…—……………………………….《2)
4 其中Q為流體流量(m3/h)， D為管道直徑，v為流體流速。
每小時3600秒，計算出體積流量大小Q。[OO37] 為了精確計算出阻流件所受的力F，力傳感器採用本發明中的差力(電容)式 流量傳感器，主要由以下幾部分構成動電極、定電極、陶瓷電極片、彈性管、密封蓋 等。定電極主要由一整體陶瓷構成兩個電容的兩個極片，陶瓷片兩邊鍍銀粉，兩邊銀粉
分別和外邊的動電極構成兩個電容Cl和C2。 彈性管上端固定不動，管內裝有定電極，定電極上端固定，從彈性管的下端伸 出。
動電極固定裝在彈性管下端，且可隨彈性管彈性位移； 所述定電極和動電極相互面對，並分別通過導線與信號轉換、積算顯示、輸出 部分電路連接； 定電極主要由一整體陶瓷構成兩個電容的兩個極片，陶瓷片兩邊鍍銀粉，構成 定電極片，分別和外邊的動電極構成兩個電容Cl和C2。 所述動電極為一金屬柱體，其中心開有供定電極伸入的空腔，空腔內壁與定電 極陶瓷片構成電容。 彈性管底端上固設有密封蓋，將動電極與定電極罩住密封。 當流體流動時給阻流件一個作用力F，此作用力F使彈性管動作，從而帶動動電 極動作，使動電極和定電極片之間的發生微小的位移，即d的變化，從而使得電容C1和 C2電容量發生變化，電容計算公式見公式3所示Cl和C2之差為A C， AC與阻流件的 力F之間存在下面的關係式，見公式4所示。
,《 公式3 : C = ^ .....................…...................................................(3 ) 其中C為電容值，e為電介質常量，S為電容極板的面積， k為靜電力常量，d為極板間的距離。 公式4 : A C = KF................................................(4) 其中AC為電容的變化量，K是比例常數，F是阻流件所受的力。
傳感器的加工工藝步驟如下
傳感器加工工藝流程 l.檢測加工件工藝是否合格，線切割是否平整，電極片引線是否牢靠。用清洗 劑，醫用棉花對彈性管，密封蓋，動電極進行徹底的清洗，用刀片將電極片引線根部的 雜質清除乾淨，將引線上的絕緣套管拿出來保存好。在記錄單上記錄定電極上部，下部 及方板厚度的尺寸，數值精確到0.01mm。 2.用修補劑均勻的塗在定電極方板的兩側，厚度不宜超過0.2mm，然後放入電 極片的方孔中進行粘合，而兩根弓I線則分別寄過兩側小孔伸出來，室溫8小時(或80°C高 溫3小時)回溫後將已幹固的多餘的修補劑刮掉。 3.將定電極從彈性管凹槽方向放入，並保持電極片下部與彈性管之前有lmm間 距，然後在彈性管與定電極之間分別放入數量相等，厚度相同的銅片，使之不能晃動， 然後焊接彈性管凸起處與定電極的接觸點。轉焊，電流一般在40A左右，回溫後拿出銅
片，並用標準銅片測試並記錄。 4.將彈性管放入焊接座的凹槽中，使電極片與焊接座螺絲孔上下方向一致，並 且彈性管不能有太大的晃動，然後焊接。(焊接座上下都要焊)
5.將先前去除的絕緣套管分別套在引線上，並保證其一直插入到電極片處，用 兆歐表測引線與外殼之前的絕緣強度，50MQ以下淘汰。用修補劑按一定比例填充定電 極上部，使其密封，室溫下8小時。(或高溫8(TC下3小時)回溫後用兆歐表測引線與外 殼間的絕緣強度，50MQ以下淘汰。 6.將動電極通過電極片放在彈性管的凹槽中，使其上和下，左和右的空間距離 大致相等，然後在上，下兩側同時放入數量相等，厚度相同的銅片，固定後使其不再晃 動，然後點焊8點，回溫後拔掉銅片，用標準銅片測試並記錄。之後用兆歐表測引線與 外殼間或絕緣強度，50MQ以下淘汰。 7.將動電極放入密封蓋中，注意電極片和密封蓋上螺絲孔的方向與位置，並且 使密封蓋和彈性管接觸緊湊。兩者都不能有大的晃動，然後轉動焊接，回溫後用兆歐表 測引線與外殼之間的絕緣強度。50MQ以下淘汰。 8.將做好的傳感器沿著高一低一高一低一高的順序依次做溫度循環測試，最後 以高溫後的狀態晾涼。 9.用精密電容表檢測兩引線與外殼間的電容值， 一般為25PF左右，兩邊一般差 別4PF左右，如單邊差值誤差較大時，淘汰。合格的再用兆歐表測引線與外殼間的絕緣 強度，50MQ以下淘汰，對於最後測試合格的做記錄。
10.將傳感器裝上老化裝置和線路板，掛力老化，測試性能。
權利要求
一種新型差力(電容)式流量傳感器，包括上端固定不動的彈性管；裝在彈性管內，從彈性管的下端伸出，且固定不動的定電極；以及，固定裝在彈性管下端且可隨彈性管彈性位移的動電極；所述定電極和動電極相互面對，並分別通過導線與轉換電路連接；其特徵在於所述定電極從彈性管伸出的部分為一陶瓷片，在陶瓷片的至少一個面上鍍有金屬，構成定電極片，與套在定電極外的動電極構成電容。
2. 如權利要求1所述的傳感器，在陶瓷片上鍍的金屬為銀粉。
3. 如權利要求1所述的傳感器，所述動電極為一金屬柱體，其中心開有供定電極伸入的空腔，空腔內壁與定電極片構成電容。
4. 如權利要求1所述的差力(電容)式力傳感器，彈性管第二端上固設有密封蓋，將動電極與定電極罩住密封。
5. 如權利要求4所述的傳感器，導線與密封蓋間的絕緣強度大於50MQ 。
6. —種差力(電容)式流量計，包括依次連接的阻流件、測杆、力傳感器以及信號轉換、積算顯示、輸出電路，其特徵在於，所述力傳感器為權利要求l中所述的差力(電容)式流量傳感器。
7. 如權利要求6所述的差力(電容)式流量計，彈性管第二端上固設有密封蓋，將動電極與定電極罩住密封；測杆與密封蓋固定連接。
8. 權利要求1所述的差力(電容)式流量傳感器的加工工藝，包括下述步驟1) 用高溫工業修補劑均勻的塗在定電極陶瓷片的兩側，厚度不超過0.2mm，室溫8小時或8(TC高溫3小時回溫後將已幹固的多餘的修補劑刮掉；2) 將定電極從彈性管第一端放入，並保持電極片下部與彈性管之間有lmm間距，然後在彈性管與定電極之間分別放入數量相等，厚度相同的銅片，使之不能晃動，然後將彈性管與定電極的接觸點焊接；轉焊，電流一般在40A左右，回溫後拿出銅片；3) 將動電極套裝在定電極外，使動電極的空腔內壁與定電極各個面的空間距離大致相等，然後在動電極內壁與定電極陶瓷片鍍金屬面之間的間隙同時放入數量相等，厚度相同的銅片，固定後使其不再晃動，然後點焊將動電極固定在彈性管上，回溫後拔掉銅片；4) 將動電極放入密封蓋中，然後轉動焊接。
9. 如權利要求8所述的加工工藝，在所述的每個步驟結束之後，用兆歐表測導線與外殼間的絕緣強度，淘汰絕緣強度為50MQ以下者。
全文摘要
本發明新型公開了一種新型差力(電容)式流量傳感器，包括上端固定不動的彈性管；裝在彈性管內，從彈性管的下端伸出，且固定不動的定電極；以及，固定裝在彈性管下端且可隨彈性管彈性位移的動電極；所述定電極和動電極相互面對，並分別通過導線與轉換電路連接；其特徵在於所述定電極從彈性管伸出的部分為一陶瓷片，在陶瓷片的至少一個面上鍍有金屬，構成定電極片，與套在定電極外的動電極構成電容。它利用陶瓷代替了原來的PVC材料，使得產品的測量精度大為提高，而且質量更加穩定可靠，測量介質的溫度大大提供，可高達500℃，解決了許多流量計高溫介質無法測量的難題。
文檔編號G01F1/56GK101692004SQ20091004134
公開日2010年4月7日 申請日期2009年7月23日 優先權日2009年7月23日
發明者李始發, 李慧寧, 李海旋 申請人:李海旋