專(zhuān)利名稱：電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種質(zhì)量傳感器，特別是涉及一種采用電磁式的諧振筒質(zhì)量傳感器。
背景技術(shù)：
質(zhì)量的測(cè)量是一種重要的工作，已有不少相關(guān)的產(chǎn)品和報(bào)道。
日本礙子株式會(huì)社在公開(kāi)號(hào)為CN1243573的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中提供一種質(zhì)量傳感器，在一個(gè)傳感片的至少一個(gè)片表面的至少一部分上設(shè)置有一個(gè)壓電元件，至少一個(gè)片狀膜片的一個(gè)側(cè)面與傳感片的一個(gè)側(cè)面相連，使得膜片的片表面垂直于傳感片的片表面，傳感片的另一側(cè)面與一個(gè)傳感器基體相連，傳感片、膜片和壓電元件組成一個(gè)共振部分。
日本礙子株式會(huì)社在公開(kāi)號(hào)為CN1250156的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中提供一種質(zhì)量傳感器，包括一個(gè)連接平板，其上具有一個(gè)或多個(gè)切口和/或開(kāi)口區(qū)，和/或其上具有薄壁區(qū)域和厚壁區(qū)域；一個(gè)膜片，在側(cè)面與連接平板彼此相連；一個(gè)傳感平板，在傳感平板的至少一個(gè)表面上的至少一部分上提供有壓電元件，在與膜片和連接平板的連接方向垂直的方向上傳感平板的側(cè)面與連接平板的相對(duì)方彼此相連；一個(gè)傳感器基片，與連接平板以及傳感平板的側(cè)面的至少一部分相連；其中膜片，連接平板，傳感平板和壓電元件形成諧振區(qū)。
日本礙子株式會(huì)社在公開(kāi)號(hào)為CN1253621的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中提供一種雙頭質(zhì)量傳感器，一個(gè)第一連接片在對(duì)應(yīng)的側(cè)邊與一個(gè)第一膜片相連，一個(gè)第二連接片在對(duì)應(yīng)的側(cè)邊與一個(gè)第二膜片相連，沿與各個(gè)連接片與各個(gè)膜片的連接方向垂直的方向跨接在第一連接片與第二連接片之間的一個(gè)諧振部分至少在第一連接片和第二連接片的側(cè)邊的一部分上與一個(gè)傳感器基板相連，諧振部分包括第一連接片、第二連接片、第一膜片、第二膜片和一個(gè)第一傳感片以及設(shè)置在第一傳感片的至少一個(gè)平面表面上的一個(gè)主元件。
中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所在公開(kāi)號(hào)為CN1755361的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中提供一種基于彈性質(zhì)量系統(tǒng)的質(zhì)量傳感器，一個(gè)空心錐形管的錐底端固定在框架上，錐尖端固定一個(gè)濾膜，其錐形管的頸部?jī)蓚?cè)安裝有二塊磁鋼。
眾所周知，振動(dòng)筒傳感器最早起源于英國(guó)，用于測(cè)量流體壓力和密度。它是利用振動(dòng)筒的固有振動(dòng)頻率進(jìn)行測(cè)量的，在激振力的作用下，振動(dòng)筒以其固有振動(dòng)頻率振動(dòng)，當(dāng)被測(cè)壓力或密度發(fā)生變化時(shí)，振動(dòng)筒的應(yīng)力隨之改變，其諧振頻率也會(huì)發(fā)生變化。檢測(cè)元件將振動(dòng)筒的振動(dòng)頻率檢測(cè)輸出。目前國(guó)內(nèi)外還未見(jiàn)有關(guān)振動(dòng)筒傳感器用于測(cè)量質(zhì)量的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用電磁式諧振筒的測(cè)量質(zhì)量的傳感器。
本發(fā)明設(shè)有測(cè)量筒、參考筒和底座，測(cè)量筒和參考筒設(shè)于底座上。
測(cè)量筒設(shè)有測(cè)量振動(dòng)筒、測(cè)量套環(huán)、測(cè)量激振與拾振元件、測(cè)量保護(hù)罩、測(cè)量接線端子，測(cè)量振動(dòng)筒與測(cè)量套環(huán)固定連接，測(cè)量保護(hù)罩與測(cè)量套環(huán)連接；測(cè)量激振與拾振元件固定在圓柱內(nèi)，作為一個(gè)整體安裝在測(cè)量振動(dòng)筒的內(nèi)腔中，測(cè)量激振與拾振元件的電極通過(guò)導(dǎo)線與測(cè)量接線端子連接，測(cè)量接線端子與測(cè)量套環(huán)保持絕緣。測(cè)量激振與拾振元件用于測(cè)量振動(dòng)激勵(lì)和檢測(cè)，測(cè)量激振與拾振元件為由軟磁體材料的鐵芯和線圈構(gòu)成的電磁元件。
參考筒設(shè)有參考振動(dòng)筒、參考套環(huán)、參考激振與拾振元件、參考保護(hù)罩和參考接線端子，參考振動(dòng)筒與參考套環(huán)固定連接，參考保護(hù)罩與參考套環(huán)連接；參考激振與拾振元件固定在圓柱內(nèi)，作為一個(gè)整體安裝在參考振動(dòng)筒的內(nèi)腔中，參考激振與拾振元件的電極通過(guò)導(dǎo)線與參考接線端子連接，參考接線端子與參考套環(huán)保持絕緣。參考激振與拾振元件用于參考振動(dòng)激勵(lì)和檢測(cè)，參考激振與拾振元件為由軟磁體材料的鐵芯和線圈構(gòu)成的電磁元件。
測(cè)量振動(dòng)筒與測(cè)量套環(huán)最好以焊接形式固定連接，測(cè)量保護(hù)罩與測(cè)量套環(huán)最好以螺紋形式連接，防止測(cè)量振動(dòng)筒因外部因素而受損。測(cè)量激振與拾振元件通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂固定架與法蘭固定在一起，測(cè)量激振與拾振元件的線圈以錫焊形式與測(cè)量接線端子連接，用環(huán)氧樹(shù)脂將接線端子與測(cè)量套環(huán)保持絕緣。參考振動(dòng)筒與參考套環(huán)最好以焊接形式固定連接，參考保護(hù)罩與參考套環(huán)最好以螺紋形式連接，防止參考振動(dòng)筒因外部因素而受損。參考激振與拾振元件通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂固定架與法蘭固定在一起，參考激振與拾振元件的線圈以錫焊形式與參考接線端子連接，用環(huán)氧樹(shù)脂將接線端子與參考套環(huán)保持絕緣。
在測(cè)量振動(dòng)筒上可設(shè)通氣口，測(cè)量振動(dòng)筒內(nèi)腔經(jīng)過(guò)通氣口與外部大氣連通，在參考振動(dòng)筒上可設(shè)通氣口，參考振動(dòng)筒內(nèi)腔經(jīng)過(guò)通氣口與外部大氣連通。
使用時(shí)，可將吸附膜或被測(cè)物質(zhì)通過(guò)涂敷、電鍍、濺射等方式附著在測(cè)量振動(dòng)筒工作壁的外表面上，具體位置可以根據(jù)情況附著在測(cè)量振動(dòng)筒工作壁的上、中、下部或全部表面。吸附膜的形狀可以是一個(gè)或幾個(gè)環(huán)狀，也可以是一個(gè)或幾個(gè)塊狀。整個(gè)測(cè)量振動(dòng)筒通過(guò)螺釘固定在底座上。
在底座上的測(cè)量筒一側(cè)設(shè)參考筒，其目的是為了補(bǔ)償周?chē)h(huán)境等因素的影響，提高測(cè)量精度和抗干擾性，形成測(cè)量與參考雙振動(dòng)筒結(jié)構(gòu)的質(zhì)量傳感器，參考筒用螺釘固定在底座上。
在測(cè)量時(shí)，取下測(cè)量筒和參考筒的保護(hù)罩，將吸附膜或被測(cè)物質(zhì)直接附著在測(cè)量振動(dòng)筒工作壁的外表面上。通過(guò)檢測(cè)測(cè)量振動(dòng)筒的諧振頻率信號(hào)，測(cè)出物質(zhì)的質(zhì)量和粘彈動(dòng)力特性。
本發(fā)明是在公知的振動(dòng)筒壓力傳感器的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的。電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器依然采用固定懸臂式振動(dòng)筒，將吸附被測(cè)物質(zhì)的吸附膜附著在測(cè)量振動(dòng)筒工作壁的外表面上，或者將被測(cè)物質(zhì)直接附著在測(cè)量振動(dòng)筒工作壁的表面上。鐵芯和線圈構(gòu)成的測(cè)量激勵(lì)振動(dòng)和檢測(cè)振動(dòng)的元件，用環(huán)氧樹(shù)脂固化在一起呈圓柱狀，激振元件位置對(duì)應(yīng)在測(cè)量振動(dòng)筒的應(yīng)力最大位置，激振元件通電后產(chǎn)生的電磁力使測(cè)量振動(dòng)筒振動(dòng)，通過(guò)振動(dòng)筒與拾振元件耦合，拾振元件檢測(cè)測(cè)量振動(dòng)筒的頻率，經(jīng)運(yùn)放組成一個(gè)正反饋電路，使測(cè)量振動(dòng)筒工作在諧振頻率上。
在測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量時(shí)，當(dāng)吸附膜吸附了被測(cè)物質(zhì)(或振動(dòng)筒表面附著上被測(cè)物質(zhì))后，測(cè)量振動(dòng)筒的諧振頻率發(fā)生變化，所以可以通過(guò)檢測(cè)測(cè)量振動(dòng)筒的諧振頻率的變化量，測(cè)量出吸附膜吸附的質(zhì)量大小。
由于測(cè)量振動(dòng)筒的諧振頻率除了與吸附膜有關(guān)外，還受到周?chē)橘|(zhì)、環(huán)境等因素影響，因此本發(fā)明增加了一個(gè)參考筒用來(lái)補(bǔ)償周?chē)h(huán)境等因素的影響，提高測(cè)量精度和抗干擾性。參考筒的參考振動(dòng)筒表面沒(méi)有吸附膜，也不附著被測(cè)物質(zhì)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3為吸附膜或被測(cè)物質(zhì)設(shè)于測(cè)量振動(dòng)筒外筒壁的示意圖。在圖3中，a為測(cè)量振動(dòng)筒工作壁的上部，b為測(cè)量振動(dòng)筒工作壁的中部，c為測(cè)量振動(dòng)筒工作壁的下部，d為測(cè)量振動(dòng)筒工作壁的全部。
具體實(shí)施例方式
如圖1～3所示，本發(fā)明設(shè)有測(cè)量筒A、參考筒B和底座6，測(cè)量筒A和參考筒B設(shè)于底座6上。測(cè)量筒A由測(cè)量振動(dòng)筒8、測(cè)量套環(huán)10、測(cè)量保護(hù)罩9、圓柱形環(huán)氧樹(shù)脂固定架2、法蘭5、測(cè)量激振與拾振元件7和測(cè)量接線端子3組成，測(cè)量振動(dòng)筒8內(nèi)腔經(jīng)過(guò)通氣口4與外部大氣連通。測(cè)量振動(dòng)筒8與測(cè)量套環(huán)10以焊接形式固定連接，測(cè)量保護(hù)罩9與測(cè)量套環(huán)10以螺紋形式連接，防止測(cè)量振動(dòng)筒因外部因素而受損。測(cè)量激振與拾振元件7，用圓柱形環(huán)氧樹(shù)脂固定架2與法蘭5固定在一起，線圈導(dǎo)線以錫焊形式與測(cè)量接線端子3連接，用環(huán)氧樹(shù)脂將接線端子3與測(cè)量套環(huán)10保持絕緣。吸附膜或被測(cè)物質(zhì)1可以通過(guò)涂敷、電鍍、濺射等方式附著在測(cè)量振動(dòng)筒工作壁的表面上，具體位置可以根據(jù)情況附著在測(cè)量振動(dòng)筒工作壁的上、中、下部或全部表面。吸附膜的形狀可以是一個(gè)或幾個(gè)環(huán)狀，也可以是一個(gè)或幾個(gè)塊狀。整個(gè)測(cè)量振動(dòng)筒通過(guò)螺釘固定在底座6上。
參考筒B的結(jié)構(gòu)與測(cè)量筒A完全相同。參考筒B設(shè)有參考振動(dòng)筒18、參考套環(huán)20、參考振動(dòng)激勵(lì)和檢測(cè)的壓電元件17(簡(jiǎn)稱為激振與拾振元件)、參考保護(hù)罩19、圓柱形環(huán)氧樹(shù)脂固定架12、法蘭15和參考接線端子13，參考振動(dòng)筒18上設(shè)通氣口14，參考振動(dòng)筒18內(nèi)腔經(jīng)過(guò)通氣口14與外部大氣連通，參考振動(dòng)筒18與參考套環(huán)20固定連接，參考保護(hù)罩19與參考套環(huán)20連接。參考激振與拾振元件17設(shè)在參考振動(dòng)筒18工作壁表面上，參考激振與拾振元件17的電極通過(guò)導(dǎo)線與參考接線端子13連接，參考接線端子13與參考套環(huán)20保持絕緣。
在測(cè)量時(shí)，取下測(cè)量筒A的測(cè)量保護(hù)罩9和參考筒B的參考保護(hù)罩19，將吸附膜或被測(cè)物質(zhì)1直接附著在測(cè)量振動(dòng)筒工作壁的外表面上(參見(jiàn)圖3)。通過(guò)檢測(cè)測(cè)量振動(dòng)筒的諧振頻率信號(hào)測(cè)出物質(zhì)的質(zhì)量和粘彈動(dòng)力特性。
權(quán)利要求
1.電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于設(shè)有測(cè)量筒、參考筒和底座，測(cè)量筒和參考筒設(shè)于底座上；測(cè)量筒設(shè)有測(cè)量振動(dòng)筒、測(cè)量套環(huán)、測(cè)量激振與拾振元件、測(cè)量保護(hù)罩、測(cè)量接線端子，測(cè)量振動(dòng)筒與測(cè)量套環(huán)固定連接，測(cè)量保護(hù)罩與測(cè)量套環(huán)連接；測(cè)量激振與拾振元件固定在圓柱內(nèi)，作為一個(gè)整體安裝在測(cè)量振動(dòng)筒的內(nèi)腔中，測(cè)量激振與拾振元件的電極通過(guò)導(dǎo)線與測(cè)量接線端子連接，測(cè)量接線端子與測(cè)量套環(huán)保持絕緣；參考筒設(shè)有參考振動(dòng)筒、參考套環(huán)、參考激振與拾振元件、參考保護(hù)罩和參考接線端子，參考振動(dòng)筒與參考套環(huán)固定連接，參考保護(hù)罩與參考套環(huán)連接；參考激振與拾振元件固定在圓柱內(nèi)，作為一個(gè)整體安裝在參考振動(dòng)筒的內(nèi)腔中，參考激振與拾振元件的電極通過(guò)導(dǎo)線與參考接線端子連接，參考接線端子與參考套環(huán)保持絕緣。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于測(cè)量振動(dòng)筒與測(cè)量套環(huán)以焊接形式固定連接。
3.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于測(cè)量保護(hù)罩與測(cè)量套環(huán)以螺紋形式連接。
4.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于測(cè)量激振與拾振元件通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂固定架與法蘭固定在一起，測(cè)量激振與拾振元件的線圈以錫焊形式與測(cè)量接線端子連接，用環(huán)氧樹(shù)脂將接線端子與測(cè)量套環(huán)保持絕緣。
5.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于參考振動(dòng)筒與參考套環(huán)以焊接形式固定連接。
6.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于參考保護(hù)罩與參考套環(huán)以螺紋形式連接。
7.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于參考激振與拾振元件通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂固定架與法蘭固定在一起，參考激振與拾振元件的線圈以錫焊形式與參考接線端子連接，用環(huán)氧樹(shù)脂將接線端子與參考套環(huán)保持絕緣。
8.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于在測(cè)量振動(dòng)筒上設(shè)通氣口，測(cè)量振動(dòng)筒內(nèi)腔經(jīng)過(guò)通氣口與外部大氣連通，在參考振動(dòng)筒上設(shè)通氣口，參考振動(dòng)筒內(nèi)腔經(jīng)過(guò)通氣口與外部大氣連通。
9.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于測(cè)量激振與拾振元件為由軟磁體材料的鐵芯和線圈構(gòu)成的電磁元件。
10.如權(quán)利要求1所述的電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，其特征在于參考激振與拾振元件為由軟磁體材料的鐵芯和線圈構(gòu)成的電磁元件。
全文摘要
電磁式諧振筒質(zhì)量傳感器，涉及一種質(zhì)量傳感器。提供一種采用電磁式諧振筒的測(cè)量質(zhì)量的傳感器。設(shè)有測(cè)量筒、參考筒和底座，測(cè)量筒和參考筒設(shè)于底座上；測(cè)量筒設(shè)測(cè)量振動(dòng)筒、測(cè)量套環(huán)、測(cè)量激振與拾振元件、測(cè)量保護(hù)罩、測(cè)量接線端子，測(cè)量振動(dòng)筒接測(cè)量套環(huán)，測(cè)量保護(hù)罩接測(cè)量套環(huán)，測(cè)量激振與拾振元件固定在圓柱內(nèi)并安裝在測(cè)量振動(dòng)筒的內(nèi)腔中，測(cè)量激振與拾振元件的電極通過(guò)導(dǎo)線接測(cè)量接線端子；參考筒設(shè)有參考振動(dòng)筒、參考套環(huán)、參考激振與拾振元件、參考保護(hù)罩和參考接線端子，參考振動(dòng)筒接參考套環(huán)，參考保護(hù)罩接參考套環(huán)；參考激振與拾振元件固定在圓柱內(nèi)并安裝在參考振動(dòng)筒的內(nèi)腔中，參考激振與拾振元件的電極通過(guò)導(dǎo)線接參考接線端子。
文檔編號(hào)G01G19/00GK101034000SQ200710008740
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者林輝, 李欣偉, 蘇麗芳 申請(qǐng)人:廈門(mén)大學(xué)