Patent RU-47097-U1 (RU)
Title: Датчик вихревого расходомера (варианты)
IPC: G01F1/32
Filed: 2005-03-15
Granted: 2005-08-10
Abstract: Полезная модель относится к измерителям объема или массы жидкости или газа, работающим по принципу измерения частоты вихрей, образующихся в потоке измеряемой среды при обтекании тела специальной формы, которая прямо пропорциональна скорости движущейся среды и может использоваться в расходометрии в нефтяной, газовой промышленности, жилищно-коммунальном хозяйстве и т.п. Задачи: 
     - повышение точности измерений за счет компенсации изменений температур измеряемой среды (компенсация пироэффекта) - 1 вариант. 
     - повышение точности измерений малых расходов за счет увеличения амплитуды 
     полезного сигнала (увеличение соотношения полезного сигнала к шуму) - II вариант; 
     Датчик вихревого расходомера содержит корпус 1, установленный в измерительной трубе (на чертеже не показана). В корпусе 1 жестко закреплено тело обтекания 2, расположенное по диаметру корпуса. В отверстие в стенке корпуса за телом обтекания 2 вставлен чувствительный элемент 3, состоящий из жесткой пластины 4, балансира 5 и мембраны 6, которые выполнены единой деталью. К мембране 6 прилегает пьезоэлемент 7, соединенный непосредственно с устройством 8 обработки сигнала и выполненный в виде двух плоских пластин, собранных: 
     - Вариант 1: по последовательной схеме соединения слоев и определенно поляризованных. 
     - Вариант 2: по параллельной схеме соединения слоев и определенно поляризованных. 
     В первом варианте выполнение пьезоэлемента двухслойным, собранным по последовательной схеме соединений, позволяет исключить вредное влияние пироэлектрических эффектов. Температурные флюктуации могут вызвать генерирование пьезокерамическим элементом относительно высокие импульсы напряжений, которые могут быть определены устройством обработки сигнала как полезный сигнал. При некотором значении напряжения возможно также дезориентация доменов и деполяризация элемента. Это, в свою очередь, может оказать влияние на снижение точности измерения датчика и потенциально вывести из строя входные цепи усилителя. Последовательные двухслойные элементы не имеют проблем, связанных с температурными изменениями, т.к. пластины, имеющие противоположное направление поляризации, компенсируют пироэлектрический эффект. Это решение позволяет  
     применять датчик вихревого расходомера для измерения расхода высокотемпературных сред. Во втором варианте выполнение пьезоэлемента двухслойным, собранным по параллельной схеме соединения, позволяет получить сигнал с высокой амплитудой. При этом соотношение полезный сигнал/шум увеличивается. Это решение позволяет измерять малые расходы с высокой точностью. Результирующая сила, переданная от мембраны 6 к двухслойному пьезоэлементу 7, растягивает один пьезокерамический слой и сжимает другой. Это физическое воздействие создает электрическое напряжение в каждом слое. В параллельных двухслойных элементах электрические поля и напряжения, вызываемые растягивающей и сжимающей силой, имеют одинаковое направление. Сумма напряжения, генерируемого силой растяжения, и напряжения, генерируемого силой сжатия, отражают уровень воздействующей физической силы. Таким образом, последовательная схема соединения электродов позволяет повысить чувствительность пьезоэлемента, что повышает точность измерений.