高壓隔離的壓電傳感器的製作方法
2024-01-24 06:52:15 1
專利名稱：高壓隔離的壓電傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種信號拾取傳感器，特別是涉及一種壓電傳感器。
背景技術：
目前，用於磁致伸縮式測距和液位測量設備中的信號拾取傳感器通常有兩種方式，其一是採用變壓器方式拾取脈衝信號，此方法原理雖然簡單，但在實現信號拾取的機械部分的組裝十分不便，往往造成電子單元部分的體積過大；其二是採用壓電器件拾取信號，在採用壓電器件拾取信號時，壓電器件和波導線之間的連接方式一般有兩種其中，一種方式是壓電器件和波導線直接接觸，但壓電器件直接接觸波導線拾取信號，壓電器件將會從波導線上引入很大的高壓脈衝信號給電子單元，嚴重影響了信號的質量，使得信號的鑑別十分困難，加大了後級電路的處理難度；另外一種方式是壓電器件和波導線分開放置，兩者通過連接裝置將波導線上機械的扭矩信號傳導至壓電器件上，然後通過壓電器件再進行模式轉換，將機械信號轉換為電信號，採用此種連接方式時機械信號的損失過大，導致產生的有效電信號與電噪聲信號基本處於同一量級，因此，也會使得信號的質量變差，增大信號的鑑別難度。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種結構新穎、簡單，安裝方便，便於流水線生產的高壓隔離的壓電傳感器，用以解決壓電器件和波導線直接接觸時的電氣隔離，從而從根本上解決了信號質量問題，以提高儀表的穩定性和準確性。
為了解決上述技術問題，本實用新型是以下述技術方案予以實現的，包括壓電器件和其上的波導線，所述壓電器件的表面設置有一層絕緣膜。其中，所述壓電器件為壓電陶瓷，所述波導線為磁致伸縮波導線。
本實用新型高壓隔離的壓電傳感器的另外一種技術方案是，包括設置在第一壓電器件和第二壓電器件之間的波導線，所述第一壓電器件表面和所述第二壓電器件表面分別設置有一層絕緣膜。其中，所述壓電器件為壓電陶瓷，所述波導線為磁致伸縮波導線，所述第一壓電器件和第二壓電器件的輸出線為串聯連接或並聯連接。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是本實用新型用在磁致伸縮式測距和液位測量設備中，以此進行模式轉換後所得到的信號穩定性和信噪比極強，從而極大的減小了電子單元對信號的前級處理難度，信號鑑別簡單方便，提高了儀表的可靠性和準確性；本實用新型結構簡單可靠，安裝方便，更利於實現大規模的現代化流水線作業生產。
圖1是本實用新型高壓隔離的壓電傳感器結構立體圖；圖2是本實用新型高壓隔離的壓電傳感器實施例一的結構示意圖；圖3是本實用新型高壓隔離的壓電傳感器實施例二的結構示意圖；圖4和圖5本實用新型高壓隔離的壓電傳感器實施例二輸出線連線方式示意圖；圖6是採用了本實用新型壓電傳感器的磁致伸縮式測距和液位測量設備的結構示意圖；圖7-1是現有技術磁致伸縮式測距和液位測量設備中信號轉換模塊8輸出的信號包絡圖；圖7-2是在磁致伸縮式測距和液位測量設備中利用本實用新型作為信號轉換模塊輸出的信號包絡圖。
下面是本實用新型中附圖標記的說明1-磁致伸縮線2-輸出線 3-輸出線4-保護膜5-壓電陶瓷 6-絕緣導線7-電源及信號導線8-信號轉換模塊 9-電子單元10-電子單元固定螺釘 11-絕緣護套外管12-不鏽鋼外護套管13-永磁鐵 14-檔板15-無效幹擾信號16-有效回波信號具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細地說明。
現有技術中，壓電器件直接接觸波導線拾取信號，壓電器件將會從波導線上引入很大的高壓脈衝信號給電子單元，嚴重影響了信號的質量，使得信號的鑑別十分困難，加大了後級電路的處理難度。為了解決上述技術問題，避免波導線上的高壓大電流信號對設備中電子單元前級放大處理電路的衝擊。因此，如圖1和圖2所示，本實用新型高壓隔離的壓電傳感器的一種技術方案是，所述壓電器件採用壓電陶瓷5，所述波導線採用磁致伸縮波導線1，即通過所述磁致伸縮波導線1將扭動形式的機械信號轉換為可測量的電脈衝信號。在所述壓電陶瓷5的表面設置有一層絕緣膜4，所述絕緣膜4的厚度小於1mm，其形狀尺寸保證能夠完成預定功能的膜狀材料即可，其功能是在波導線1和壓電器件之間起到電氣的隔離絕緣，並且能傳導波導線1上的機械扭動或震動信號作用至壓電器件，或者是不影響波導線1上的機械扭動或震動信號作用至壓電器件表面，從而保證磁致伸縮波導線1和壓電陶瓷5之間電氣上是完全隔離的，所述壓電陶瓷5的正負端面上分別焊接有的信號輸出線2和3，如圖6所示，本實用新型通過所述兩條輸出線2和3與磁致伸縮式測距和液位測量設備中的電子單元9連接。
如圖3所示，本實用新型高壓隔離的壓電傳感器的另外一種技術方案主要是壓電陶瓷5的增強型安裝方式，即，在上述技術方案的基礎上，在所述磁致伸縮波導線1的兩邊壓有包覆絕緣膜4的第一壓電陶瓷5和第二壓電陶瓷5，如圖4所示，所述兩片壓電陶瓷5的輸出線可以採用並聯方式，並行接線輸出增強了信號模式轉換後輸出的信號能量，更大程度的增強了信號的穩定型。如圖5所示，所述兩片壓電陶瓷5的輸出線還可以採用串聯方式，串行接線方式增大了信號模式轉換後輸出的信號幅度，使得信號更容易鑑別。
圖6示出了採用本實用新型壓電傳感器的磁致伸縮式測距和液位測量設備的結構，即，設備中的信號轉換模塊8採用本實用新型高壓隔離的壓電傳感器結構，該設備的工作原理如下設備中的電子單元9向磁致伸縮波導線1發出一個高壓大電流的脈衝信號，此脈衝信號通過絕緣導線6和電子單元9構成迴路，並且脈衝信號在流經永磁鐵13時，在所述磁致伸縮波導線1上產生扭矩信號，該扭矩信號以聲波的速度向兩側傳導，當向電子單元9方向傳導的扭矩信號到達信號轉換模塊8，所述信號轉換模塊8將機械的扭矩信號轉換為電子的脈衝信號，而向另一側傳導的扭矩信號不做處理，這樣當永磁鐵13移動時，扭矩信號傳導至信號轉換模塊8之間的時間就會不同，從而電子單元9經過處理計算得到永磁鐵13和信號轉換模塊8之間的實際距離，並且電子單元9將此距離信號轉換為模擬或數字的信號通過電源及信號導線7輸出，擋板14防止永磁鐵13的移動超出測量範圍。本實用新型中所述電子單元9是通過電子單元固定螺釘10固定於不鏽鋼外護套管12上面，不鏽鋼外護套管12和絕緣護套外管11保護電子單元9、絕緣導線6和磁致伸縮線1，以保證這些部件不與待測液體或外界其它物體有電氣上的接觸。
如圖7-1是現有技術磁致伸縮式測距和液位測量設備中信號轉換模塊8輸出的信號包絡圖，即圖6中的信號轉換模塊8為沒有加入保護膜的傳感器，從圖7-1中明顯可見波導線上高壓脈衝產生的無效幹擾信號15和可用的有效回波信號16混合在一起，信號不可取，導致後級無法處理如圖7-2是在磁致伸縮式測距和液位測量設備中利用本實用新型作為信號轉換模塊8輸出的信號包絡圖，即圖6中的信號轉換模塊8為加入保護膜的傳感器，從圖7-2中明顯可見波導線上高壓脈衝產生的無效幹擾信號已經消失，而可用的有效回波信號16清晰可見，後級電路處理這樣的波形很簡單。通過上述圖7-1和圖7-2的比較，可以清楚的看出其信號的穩定性和信噪比極強，從而極大的減小了電子單元對信號的前級處理難度，信號鑑別簡單方便，提高了儀表的準確性；本實用新型結構簡單可靠，安裝方便，更利於實現大規模的現代化流水線作業生產。
儘管上面結合附圖對本實用新型的優選實施例進行了描述，但是本實用新型並不局限於上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬於本實用新型的保護之內。
權利要求1.一種高壓隔離的壓電傳感器，包括波導線、壓電器件和輸出線，其特徵在於，所述壓電器件表面設置有一層絕緣膜。
2.根據權利要求1所述高壓隔離的壓電傳感器，其特徵在於，所述壓電器件為壓電陶瓷，所述波導線為磁致伸縮波導線。
3.一種高壓隔離的壓電傳感器，包括波導線、壓電器件和輸出線，其特徵在於，所述的壓電器件包括設置在所述波導線兩側的第一壓電器件和第二壓電器件，所述第一壓電器件表面和所述第二壓電器件表面分別設置有一層絕緣膜。
4.根據權利要求3所述高壓隔離的壓電傳感器，其特徵在於，所述壓電器件為壓電陶瓷，所述波導線為磁致伸縮波導線。
5.根據權利要求3所述高壓隔離的壓電傳感器，其特徵在於，所述第一壓電器件和第二壓電器件的輸出線為串聯連接。
6.根據權利要求3所述高壓隔離的壓電傳感器，其特徵在於，所述第一壓電器件和第二壓電器件的輸出線為並聯連接。
專利摘要本實用新型公開了一種結構新穎、簡單，安裝方便，便於流水線生產的高壓隔離的壓電傳感器，用以解決壓電器件和波導線直接接觸時的電氣隔離，從而從根本上解決了信號質量問題，以提高儀表的穩定性和準確性。本實用新型包括壓電器件和其上的波導線，所述壓電器件的表面設置有一層絕緣膜。其中，所述壓電器件為壓電陶瓷，所述波導線為磁致伸縮波導線。本實用新型的另外一種技術方案是，包括設置在第一壓電器件和第二壓電器件之間的波導線，所述第一壓電器件表面和所述第二壓電器件表面分別設置有一層絕緣膜。其中，所述壓電器件為壓電陶瓷，所述波導線為磁致伸縮波導線，所述第一壓電器件和第二壓電器件的輸出線為串聯連接或並聯連接。
文檔編號G01D5/12GK2914037SQ20062002537
公開日2007年6月20日 申請日期2006年2月20日 優先權日2006年2月20日
發明者李富強, 耿八一, 秦旭東 申請人:天津菲特測控儀器有限公司