專利名稱：應(yīng)力式渦街流量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于自動(dòng)化儀表中的流量測(cè)量領(lǐng)域。具體說(shuō)是根據(jù)卡門(mén)渦街原理設(shè)計(jì)制造的一種流體振動(dòng)式儀表。它適應(yīng)于液體、氣體和蒸汽的流量測(cè)量。
目前所應(yīng)用的應(yīng)力式渦街流量傳感器由殼體、旋渦發(fā)生體、壓電元件探頭體和檢測(cè)放大器等部件組成。該傳感器的主要問(wèn)題是測(cè)量小流量信號(hào)特性差，流量下限值偏高和量程比較窄。其問(wèn)題首先在于檢測(cè)放大器中的差動(dòng)電荷放大器，它的下限截止頻率過(guò)高，達(dá)不到小流量渦街信號(hào)最低頻率的要求；其次在于檢測(cè)放大器中的二階低通濾波器，它的增益偏低，滿足不了較寬流量范圍內(nèi)渦街信號(hào)幅頻特性的要求。上述問(wèn)題導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)力式渦街流量傳感器，小流量低頻渦街信號(hào)檢測(cè)不出來(lái)，以及不能正確處理寬流量范圍內(nèi)的渦街信號(hào)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種提高了測(cè)量小流量信號(hào)特性，并且流量下限值低，量程比寬以及適應(yīng)廣泛的一種應(yīng)力式渦街流量傳感器。
為完成上述目的，所采用的技術(shù)方案是根據(jù)卡門(mén)渦街原理、旋渦應(yīng)力式檢測(cè)公式以及壓電元件探頭體特性、重新設(shè)計(jì)檢測(cè)放大器。首先采用雙點(diǎn)反饋式差動(dòng)電荷放大器和具有低頻提升的適調(diào)放大器相結(jié)合的電路形式，解決現(xiàn)有技術(shù)差動(dòng)電荷放大器難以實(shí)現(xiàn)下限截止頻率低的問(wèn)題；同時(shí)克服了使用高輸入阻抗(1010Ω)運(yùn)放和高阻值反饋電阻所引起的匹配難、抗干擾能力差、噪聲和漂移大的缺點(diǎn)。其次采用兩級(jí)帶通濾波器相串聯(lián)的電路形式，解決現(xiàn)有技術(shù)二階低通濾波器難以做到增益高的問(wèn)題；通過(guò)選擇帶通濾波器參數(shù)值，使兩級(jí)串聯(lián)得到的幅頻特性，基本符合在較寬流量范圍內(nèi)渦街信號(hào)的幅頻特性。第三采用單限電壓比較器，可在沒(méi)有信號(hào)時(shí)，輸出為低電平；通過(guò)選擇門(mén)限寬度電壓值，以最大限度地阻擋各種干擾和噪聲。其它輔助電路，如采用電壓跟隨器提供各級(jí)電路的中心電位，采用穩(wěn)壓器可較靈活選擇供電電壓。
本實(shí)用新型的檢測(cè)放大器部件結(jié)合附圖
加以詳細(xì)描述圖一為本實(shí)用新型的檢測(cè)放大器方框圖；圖二為本實(shí)用新型的檢測(cè)放大器原理圖。
根據(jù)圖一所示，本實(shí)用新型的檢測(cè)放大器由雙點(diǎn)反饋式差動(dòng)電荷放大器，具有低頻提升的適調(diào)放大器，兩級(jí)帶通濾波器，單限電壓比較器，電壓跟隨器和穩(wěn)壓器等電路構(gòu)成。其輸入端d、e連接壓電元件探頭體YD兩根引出線，輸出端輸出電壓脈沖信號(hào)
，送給流量顯示儀，并由其提供直流電源電壓DC給檢測(cè)放大器。
根據(jù)圖二所示，本實(shí)用新型的檢測(cè)放大器的雙點(diǎn)反饋式差動(dòng)電荷放大器由電阻R1～R5，電容C1～C5，運(yùn)放IC10P－07E／C和IC2 1／4LM124組成。雙點(diǎn)反饋除了負(fù)反饋外，還同時(shí)用運(yùn)放IC2，電阻R3～R5，電容C5組成的反相器輸出，向運(yùn)放IC1的同相端反饋。這種電路形式可最大限度地抑制電荷信號(hào)中參雜的各種共模干擾成分，增強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)的抗干擾能力。具有低頻提升的適調(diào)放大器由電阻R6～R8，電容C6、C7，電位W和運(yùn)放IC3 1／4LM124組成，屬于同相運(yùn)算放大器形式。其幅頻特性為KF(f)=R7+WR7+aw[1+R8/(R7+w)1+(ffo)2]----(1)]]>式中f0＝ 1/(2πR8C7) ，a是電位器W的滑動(dòng)比，式(1)以可分為兩部分，中括號(hào)前為適調(diào)增益部分，與頻率無(wú)關(guān)；中括號(hào)內(nèi)為低頻提升部分，與調(diào)節(jié)增益無(wú)關(guān)。兩級(jí)帶通濾波器由電阻R9～R12，電容C8、C9，二極管D1、D2和運(yùn)放IC4 1／4LM124，以及電阻R15～R17，電容C11、C12，二極管D3、D4和運(yùn)放IC5 1／4LM124組成，屬于多環(huán)反饋型濾波器形式。所不同的是，因取低品質(zhì)因數(shù)值，去樣了應(yīng)接在電阻R9與電容C8、C9三者相交點(diǎn)和中心電位上的電阻，在計(jì)算時(shí)，該去樣電阻取無(wú)窮大值，電路性能不變。同樣也去樣了應(yīng)接在電阻R15與電容C11、C12三者相交點(diǎn)和中心電位上的電阻。電阻R11二極管D1和D2以及二極管D3、D4起到限幅作用。單限電壓比較器由電阻R18～R21，二極管D5和運(yùn)放IC6 1／2LM158組成，屬于具有下行遲滯特性的電壓比較器。電壓跟隨器由電阻R13、R14，電容C10和運(yùn)放IC7 1／2LM158組成。穩(wěn)壓器由電容C13、C14和三端集成穩(wěn)壓器LM78L08組成。設(shè)置開(kāi)關(guān)K，可選擇不同高電平值的電壓脈沖。二極管D6防止電源DC接反損壞穩(wěn)壓器而設(shè)置。將輸出電壓脈沖端對(duì)OV短接，可采用二線制取出電流脈沖。上述集成器件OP－07E／C、LM124、LM158和LM78L08也可用類產(chǎn)品替代。
本實(shí)用新型應(yīng)力式渦街流量傳感器，解決了測(cè)量小流量信號(hào)特性差、流量下限值偏高和量程比較窄的問(wèn)題。在正確檢測(cè)出小流量低頻渦街信號(hào)，以及正確處理寬流量范圍內(nèi)的渦街信號(hào)的前提下，做到最大限度地抑制各種高低頻干擾和噪聲。
本實(shí)用新型的雙點(diǎn)反饋式差動(dòng)電荷放大器和具有低頻提升的適調(diào)放大器相結(jié)合的電路形式，同樣適應(yīng)其它儀器儀表；兩級(jí)帶通濾波器相串聯(lián)的電路形式，同樣適應(yīng)其它型號(hào)的渦街流量傳感器。
權(quán)利要求1.一種由殼體、旋渦發(fā)生體、壓電元件探頭體和檢測(cè)放大器部件組成的應(yīng)力式渦街流量傳感器，其特征在于壓電元件探頭體連接雙點(diǎn)反饋式差動(dòng)電荷放大器、具有低頻提升的適調(diào)放大器、兩級(jí)帶通濾波器、單限電壓比較器、電壓跟隨器、穩(wěn)壓器，a.雙點(diǎn)反饋式差動(dòng)電荷放大器由電阻R1～R5、電容C1～C5、運(yùn)放IC1op-07E/C和IC21/4LM124組成；b.具有低頻提升的適調(diào)放大器由電阻R6～R8、電容C6和C7、電位器W和運(yùn)放IC31/4LM124組成；c.兩級(jí)帶通濾波器由電阻R9～R12、電容C8和C9、二極管D1和D2、運(yùn)放IC41/4LM124，以及電阻R15～R17、電容C11和C12、二極管D3和D4、運(yùn)放IC51/4LM124組成；d.單限電壓比較器由電阻R18～R21、二極管D5、運(yùn)放IC61/2LM158組成。
專利摘要一種應(yīng)力式渦街流量傳感器是利用卡門(mén)渦街原理設(shè)計(jì)的流體振動(dòng)式儀表，提高了測(cè)量小流量信號(hào)特性，并且流量下限值低、量程比寬以及適應(yīng)廣泛，其特征在于壓電元件探頭體分別連接雙點(diǎn)反饋式差動(dòng)電荷放大器、具有低頻提升的適調(diào)放大器、兩級(jí)帶通濾波器、單限電壓比較器、電壓跟隨器和穩(wěn)壓器，解決了小流量測(cè)量過(guò)程中不能正確取出低頻渦街信號(hào)的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01F1/32GK2090518SQ91215438
公開(kāi)日1991年12月11日 申請(qǐng)日期1991年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月8日
發(fā)明者汪乃群 申請(qǐng)人:青島自動(dòng)化儀表廠, 國(guó)營(yíng)青島無(wú)線電專用設(shè)備廠