[发明专利]振动壳密度传感器

说明书

本发明涉及一种传感器，具体讲是一种频率型密度传感器，其振子为弹性振动壳。

已有多种在线测量液体密度的方法及其相应仪器和配套用的传感器，比如：同位表射线法、微波法、振动膜法、振动弦法和振动管法。这些方法存在主要问题有：

1、同位素射线法测量精度低、造价高、使用不便；

2、微波法测量范围窄、稳定性差：

3、振动膜法取样代表性差、工艺复杂，应用时须加缓冲器，不便于使用：

4、振动弦法结构复杂，受环境与液体流动的机械振动影响，精度稳定性损失大，而且安装精度要求很高；

5、振动管法使用的较为普遍，但其流量小，取样代表性也差，易结垢结腊，振型不对称，频率不稳。

本发明的目的在于提供一种应用于频率型密度计的振动壳密度传感器，特别适用于大流量，全通量在线测量。在通常情况下，测量精度不受结垢或结腊的影响。

以下方式可以较好实现上述目的。

传感器振子采用弹性圆柱壳结构。圆柱壳与传感器外壳构成管道式被测物流场。附在该振动子外壁的被测物沿壳壁流动，其质量为圆柱壳的附加质量。振动子的谐振频率随被测物密度而变化。以此测得此时液体的密度值。本发明的组成包括：一个由圆柱壳振子、励磁线圈、检测线圈和电子伺服电路组成的闭环反馈系统，还有一个管道式传感器外壳以及该外壳与振子之间连接用的支撑架。圆柱壳振子频率经电子电路处理放大以脉冲信号形式输出，该信号与被测物密度呈一定函数关系。圆柱壳振子是一个弹性圆柱壳，被定位于管道式传感器外壳中心位置。振子的圆柱壳体内安装一个用来固定励磁线圈和检测线圈组的内支架。内支架和圆柱壳两端头处固连为一体。线圈组连同内支架均被封闭在圆柱壳内。振子的两端头采用轮幅式支架与外壳连接。传感器外壳内壁与圆柱壳振子外壁组成被测物的流通管道。圆柱壳与外壳布局成对称式结构。内支架与圆柱壳间除两端头固连外，其它位置无任何接触点。固定在内支架上的各线圈组与伺服电路之间的电连接是利用内支架轴心的圆形密封管的电缆实现的。

本发明振子处于谐振状态时，圆柱壳产生径向和切向位移。被测物附在圆柱壳外壁参与振动。振动频率由电子伺服电路以脉冲信号的形式输出。由于振子处于流场中心位置。被测物温降极小，振子不易结垢结腊。外壳内壁即使产生结垢结腊，一般情况下并不影响传感器测量精度。因而在较为恶劣的使用环境中仍能保证测量精度。该传感器测量范围大、复现性好、性能稳定、安装方便。适于在线大流量、全通量测量，而无精度损失。

附图1为本发明实施例的剖视图。

下面结合附图详述说明技术方案的其它细节。

在线测量时，外壳8连接在被测物的输送管路中。外壳8两端面设计有安装用的法兰盘7(13)。外壳8的外壁安装电子伺服电路盒(10)。外壳8轴线处有一圆柱壳振子(6)，它的两端经外支架4(12)与外壳8连接。圆柱壳内装有只是两端与柱壳焊为一体的内支架5。内支架5绕制有励磁线圈和检测线圈组1(2)(3)。线圈组到电路板的连接线是由密封绝缘管11引出到外壳8。绝缘管成半圆形弯曲。其另一端与内支架轴线处连接。本装置电气线路完全与被测物隔绝满足防爆要求。图中的标号9为电路出线孔。被测液体全部从圆柱壳和外壳构成的管道中流过。可视流量大小适当选择圆柱壳和外壳的径向尺寸。实现大流量全通量测量。振子位于流场的中心，降温极小，不易结垢结腊。经在高寒油田使用，不仅能在线测量油水混合液密度值，而且又可以与智能仪表配套计算含水率。在一般物流管道中安装可以根据被测物密度值测知已知范围内产品种类及其质量，为生产过程自动控制提供准确依据。

本发明有较高技术指标。以下为实验样机实测值：

极限误差：±05Kg/m³测量范围：700～1100Kg/m³温度系数：无补偿±0.2Kg/m³℃

      有补偿±0.2Kg/m³℃压力系数：无补偿±0.2Kg/m³MPa

      有补偿±0.2Kg/m³MPa