[发明专利]振动元件设备

说明书

技术领域

本发明设计新颖形式的振动元件设备，并且特别地，已经设计为提供一种振动叉型流体液位传感器，其用在经受或可以经受长时间基本可能恒定且可以在宽的范围内的温度的环境中的振动叉型流体液位传感器。然而，本领域技术人员将会理解，本发明还可以适用于构造为测量密度和/或粘性的振动元件设备。

背景技术

包括一个或多个振动元件的各种形式的设备在工厂或过程控制领域中是熟知的，一个例子为接触式流体液位传感器。典型的接触式流体传感器包括安装在隔膜上的一对间隔开的尖叉，隔膜依次限定中空圆柱体的一端。尖叉设置为以给定频率(通常为它们的共振频率)振动，并且振动通常受到隔膜中心的借助于位于该中空体内的压缩压电元件叠层的移位的影响，并由循环电压驱动。当振动中的尖叉由流体接触时，它们振动的频率出现变化。通过检测这种频率变化，人们可以确定升高的流体液位接触尖叉的时间。同样地，人们可以检测流体液下降到尖叉水平以下的时间。

在英国专利No.2150292中描述了这种类型的接触式液位传感器早期例子。在这种装置中，压电元件叠层通过安装在连接件中的压缩螺钉压向隔膜的内侧或背侧，该连接件在所述叠层的远离隔膜的那一端上延伸。间隔开的尖叉从隔膜的外侧或前侧延伸，所述隔膜形成其中设置压电叠层的中空体的一端。连接件依次安装在从隔膜内侧延伸并设置在中空体内的一对间隔开的杆状支架上。

当压电叠层经受循环驱动电压时，其在压缩螺钉和隔膜之间膨胀和收缩，使隔膜变形，并使尖叉振动。

将会认识到，在刚刚描述的装置中，如果隔膜要为杆状支架提供安装点，则它必须相对结实。这种要求与隔膜相对较薄且因此要求最低的能量施加至压电元件以建立尖叉的振动的要求矛盾。

在已公开的国际专利申请W001/95667中示出了解决后一种要求的装置的形式。在这种装置中，压电叠层通过插塞压靠在隔膜的内表面上。插塞在其外围具有螺纹，其接合设置在中空体的内表面上的对应的螺纹。通过使插塞相对于中空体旋转，压电叠层上的压缩可以被建立，如果必要，可以被调节。这种配置优选在仪器在基本恒定的温度下运行时进行的非常好。然而，如果仪器受到大的温度变化，则隔膜和插塞连接的壁部将对温度变化起反应，达到比容纳在该仪器内的元件(特别是压电叠层)大的程度。更特别地，如果环境受到明显的温度升高，则壁部将膨胀。这将使施加至压电叠层的压缩力降低，可能降低到仪器不再起作用的程度。另一方面，如果环境温度明显降低，则壁部将收缩。这将增加施加至压电叠层的压缩力，并且可能通过压碎损坏压电元件，或者可能过压提供压缩的元件。

本发明的目标是解决上述问题，或者提供可适用于振动元件装置的方法和/或设备，其将至少提供新颖和有用的选择。

发明内容

因此，在一个方面中，本发明提供了一种形成振动元件设备的方法，所述设备包括：

壁部，具有内表面和外表面；

隔膜，限定和封闭所述壁部的一端，所述隔膜具有内表面和外表面，所述壁部的内表面和所述隔膜的内表面限定中空体；

一个或多个振动元件，从所述隔膜的外表面上延伸；

叠层，由包括一个或多个压电元件的部件组成，所述叠层定位在所述中空体内；和

压缩装置，可操作地抵靠所述隔膜的内表面压缩所述叠层；

所述方法的特征在于，它包括将至少一个热补偿元件与所述叠层相关联，所述热补偿元件被选择并且被设定尺寸，使得当所述设备经受温度增加时，所述至少一个热补偿元件以比包括所述叠层的部件大的速率膨胀。

优选地，所述方法包括通过所述至少一个热补偿元件至少部分地将所述叠层定位在所述中空体内。

优选地，所述方法包括在所述叠层的每个端部处提供热补偿元件。

优选地，所述方法包括确定所述热膨胀元件的尺寸，使得包括所述热膨胀元件的所述叠层的膨胀速率基本上对应于将所述叠层直接支撑在所述设备内的支撑结构的膨胀速率。

在第二方面中，本发明提供了一种振动元件设备，所述设备包括：

壁部，具有内表面和外表面；

隔膜，限定和封闭所述壁部的一端，所述隔膜具有内表面和外表面，所述壁部的内表面和所述隔膜的内表面限定中空体；

一个或多个振动元件，从所述隔膜的外表面上延伸；

叠层，由包括一个或多个压电元件的部件组成，所述叠层定位在所述中空体内；和

压缩装置，可操作地抵靠所述隔膜的内表面压缩所述叠层；

所述设备的特征在于，它包括与所述叠层相关联的至少一个热补偿元件，当经受温度增加时，所述热补偿元件以比包括所述叠层的部件大的速率膨胀。