专利名称：微小流量传感器的制作方法
专利说明
一.技术领域本实用新型的微小流量传感器属电子传感器技术领域。
二.
背景技术：
在各类生产或试验中，经常需要对微小流量进行检测，例如高压容器水压爆破试验时，需要向充满水的容器中高压注水，这时的注水流量是很微小的，又如化工上的溶剂滴定，流量也很小，目前常用的流量电动传感器如蜗轮式、压差式、超声波式、温差式的，灵敏度只能达15ml/秒，误差为1％，而将其用于微小流量时，误差极大，无法进行检测。
三.
发明内容
本实用新型目的是提供一种结构简单、灵敏度和精度高的微小流量电动传感器。
实现上述目的的技术解决方案是本实用新型微小流量传器感器包括传感头1和调制器5两部分，其特征在于所述传感头1结构为在下部带液口6的贮液器3外壁部分既是贮液器的外壁又是电容器Cx的一极，以中心轴金属细圆柱体2为另一极构成电容器的二极，组成一个圆柱型电容器Cx，两极2和3各连一导线4组成以贮液器中液体为介质的电容器Cx，所述调制器5为一自激振荡电路，前述传感头1中两极组成的电容器Cx通过导线4接入自激振荡电路，组成以电容Cx变化调制的频率调制器，构成微小流量传感器。
本实用新型采用上述微小流量传感器作为一种模拟式微小流量计，它包括流量传感器和能将调频信号转换成模拟电压信号的频压转换器两部分，具体参见图4所示，其技术特点有所述微小流量传感器是采用前述结构的微小流量传感器，它与频率调制器构成图4中之1；所述频压转换器包括计数器J13、清零脉冲发生器M14、滤波器5；模拟电压输出显示电路6等。
——达到特定计数量输出端即翻转的计数器J1；——振荡周期远大于所述流量传感器调制器振荡周期的定时清零脉冲发生器M1；
——接在计数器J1输出端的滤波器；——接在上述波波器输出端的模拟电压输出显示电路；上述微小流量传感器频率调制器输出端通过计数控制门K1接计数器J1输入端，前述达到特定计数即翻转的计数器输出端作为计数闸门控制端计数控制K1输入端，定时清零脉冲发生器输出端接计数器J1清零复位端。
本实用新型采用上述微小流量传感器作为数字式微小流量计，包括流量传感器和能将频率信号转换成数字信号的频率数字转换电路，具体参见图6，其特点在于所述流量传感器是采用前述结构的微小流量传感器，它与频率调制器组成图6中之1；所述频率数字转换电路包括计数器J23、定时清零脉冲发生器M24、锁存脉冲电路5、锁存器7、译码器8和数码输出显示电路9等，这其中——定时清零脉冲发生器M2是一振荡周期远大于所述微小流量传感器调制器振荡周期的脉冲振荡电路，其输出端一方面通过清零控制门K2接计数器J2清零复位端，一方面作为计数闸门控制端与微小流量传感器调制频率输出端共同通过计数控制门K3接计数器J2输入端；——锁存脉冲电路是一在定时清零脉冲发生器发生清零脉冲信号的同时能形成一小于清零脉冲宽度的窄脉冲信号形成电路，其输入端接定时清零脉冲发生器输出端，其输出端一方面接锁存器输入端，一方面作为清零控制信号端接清零控制门K2输入端；——计数器输出端接锁存器输入端，锁存器输出端接译码器输入端，译码器输出端接数码输出显示电路。
本实用新型的工作原理为微小流量传感器传感头贮液器3中的液体是充斥在电容器Cx两极间的介质，当液体从下部出液口缓慢流出时，贮液器内液量变化，电容量也发生变化，接入该电容的调制器振荡电路振荡频率也随之变化，这样即把液量的变化即流量转换成频率变化的电信号。
模拟式微小流量计是将微小流量传感器产生的频率信号经计数控制门K1输入到计数器J1，每计数达一定值，计数器输出端即翻转，同时翻转信号关闭计数控制门K1，停止计数，而定时清零脉冲发生器每隔一定时间就向计数器输入一清零信号，计数器清零复位，又重新计数，这样在每一计数周期内计数量相同，频率越高计数时间越短，计数器输出端翻转电压时间越长，通过滤波器输出的模拟电压也随之变化，达到用模拟电压变化，显示流量的目的，同时此输出模拟电压还可用来作其它控制、监测装置的输入信号。
数字式微小流量计工作过程，传感器调制器频率信号通过计数控制门K3输入到计数器J2，定时清零脉冲到来时，将计数控制门K3关闭，停止计数，同时通过锁存脉冲电路形成一小于清零脉冲宽度的窄脉冲信号，将锁存器内的计数结果锁存并经译码器和数码输出显示器显示输出，然后计数器清零复位，待清零脉冲过去后，计数器又重新开始计数，本装置是定时计数，频率越高，计数结果越高，达到用数码变化显示流量的目的，其数字输出信号还可作其它数控监测、控制装置的输入信号。
本实用新型微小流量传感器灵敏度可达5ml/秒以下，精度达0.3％，而且结构简单，成本低，抗干扰能力强，可在恶劣条件下可靠地工作。
本实用新型模拟式微小流量计和数字式微小流量计由于采用上述微小流量传感器因而能达到较高的灵敏度和精度，而且在流量传感器后配置的频压转换电路或频率数字转换电路结构简单，所以使这两种流量计不仅灵敏度、精度高，抗干扰性能好，而且造价低。
四.

图1微小流量传感器实施例1结构示意图；图2图1中调制器电路图Cx——传感头电容器；图3微小流量传感器调制器实施例2电路图；图4模拟式微小流量计方框原理图；图5模拟式微小流量计实施例3电路图；图6数字式微小流量计方框原理图；图7数字式微小流量计实施例4电路图；在图1中1、传感头总体；2、中心电极片；3、贮液器壁兼外围极；4、导线；5、调制器；6、进出液口。
在图4中1、微小流量传感器调制器；2、计数控制门k1；3、计数器J1；4、定时清零脉冲发生器M1；5、滤波器；6、模拟电压输出显示电路。
在图6中1、微小流量传感器调制器；2、计数控制门k3；3、计数器J2；4、定时清零脉冲发生器M2；5、脉冲锁存电路；6清零控制门k2；7、锁存器；8、译码器；9、数码输出显示电路。
五.具体实施方案实施例1 微小流量传感器(图1、图2)本实施例传感头贮液器3为一下部带进出液口6的输液瓶状，其贮液器瓶体用不锈钢制成，在其圆心位置放置一个外层裹有绝缘体的细铜管，这二个同圆心的金属外壁3和中心柱体2构成电容器Cx的二极，在这二极上分别连有导线4，将其作为电容元件连入调制器5振荡电路，它们构成一个微小流量传感器。
本调制器采用NE555集成块IC2组成RC自激振荡器，Cx为电容连入电路，集成块CD端通过R1与R端、Vcc端接电源，TH端和T端通过R2接CD端、Vc端通过C2接地，Cx接在T端与地之间，当贮液器中液量变化时，Cx变化，RC振荡电路频率变化，从F端通过电阻R4与C1输出调制频率信号fx。
上述图1与图2之结构组成了微小流量传感器接入由图4和图6所示的系统中。
实施例2 微小流量传感器(图1、图3)本例调制器之电容Cx同实施例1中所述的，它的调制电路部分由图3示出，图3中是采用LC自激振荡电路，晶体管BG1基极与地之间接有由L2和Cx组成的LC谐振回路，集电极通过反馈线圈L1接电源，同时通过C10输出调制频率信号fx，Cx在这时是作为谐振电容接入振荡回路的。
上述图1与图3之结构组成了微小流量传感器接入由图4和图6所示的系统中。
实施例3 模拟式微小流量计(图1、图5)本例微小流量传感器部分结构同实施例1结构，该部分用集成块IC1组成的调制器输出端F通过C1输出调制频率信号fx。
计数器采用IC3集成块CD4040，此计数器计数值达512时输出端即翻转为高电平，其输入端CLK的计数控制门K1采用或非门，输出端Q10与传感器调制信号fx输出端共接或非控制门K1输入端，当输出端Q10翻转为高电平时，即将计数控制门K1关闭，停止计数。计数器输出端Q10接非门F1，然后通过R10、C3、C4组成的л型滤波器输出，输出端接一滑动可变电组R11，从其滑动端A取输出信号并联一电压表B，同时该端还可作输出端接其它装置。
定时清零脉冲发生器采用IC2集成块NE555，其结构同实施例1传感器部分的自激振荡电路，只是其定时电容C5取一定值如0.01μ，远大于传感头电容Cx，这样即可使其振荡周期远大于传感器调频信号fx的振荡周期，以便在此较宽的定时周期里对传感器调制频率进行计数。
定时清零脉冲发生器输出端F通过一窄脉冲形成电路与计数器清零端CLR相接，该窄脉冲形成电路结构为在定时清零脉冲发生器输出端F接一非门F2，再通过电容C6接地，非门F2输出端与定时清零脉冲发生器输出端通过或门K4，接计数器清零复位端CLR。其工作过程是清零脉冲为1时，或门K4输出为1，非门F2输出为0，清零脉冲为0时，非门F2输出向C6充电，电压升为1，在其未升至1时，或门K4输出为0，待C6充电至1时，或门K4输出又升为1，这样即形成宽约一定值如5μs的窄脉冲，使计数器置零复位。
实施例4 数字式微小流量计(图1、图7)本例由集成块IC1组成的微小流量传感器调制器电路与由集成块IC4组成的定时清零脉冲发生器电路结构均与实施例3相同。
本实施例的计数器、锁存器、译码器采用同具这种功能的IC5集成块5G7217A组成，其24端接+5V电源，输出端15、16、17、18接其阴极41位LED数码管。
传感器调制频率fx输出端通过与非计数控制门K3接计数器输入端8，定时清零脉冲信号发生器输出端一方面通过非门F5和与非门K2接计数器清零端，一方面接计数控制门K3输入端。这样当清零脉冲为0时，关闭计数器，停止计数，为1时，打开计数器计数。
锁存脉冲电路结构为将定时清零脉冲发生器输出端接一微分电容C7，再通过两极起延时作用的非门F3、F4接能锁存计数结果的5G7217A集成电路输入端9和清零控制与非门K2输入端。在微分电容C7同非门F3输入端相联处，通过R7及与R7并联的限幅二极管2CK接+5V高电位。当清零负脉冲到来时，先通过C7形成一窄负脉冲加到锁存端9，将数据锁存显示，然后清零控制门K2打开，清零复位。一般锁存脉冲如为50μs，清零脉冲大于锁存脉冲宽度50μs，小于300μs。
权利要求1.微小流量传感器，包括传感头(1)和调制器(5)两部分，其特征在于所述传感头1结构为在下部带液口(6)的贮液器(3)外壁部分既是贮液器的外壁又是电容器Cx的一极，以中心轴金属细圆柱体(2)为另一极构成电容器的二极，组成一个圆柱型电容器(Cx)，两极(2)和(3)各连一导线(4)组成以贮液器中液体为介质的电容器(Cx)，所述调制器(5)为一自激振荡电路，前述传感头(1)中两极组成的电容器(Cx)通过导线(4)接入自激振荡电路，组成以电容(Cx)变化调制的频率调制器构成微小流量传感器。
专利摘要本实用新型公开的微小流量传感器，属电子传感器技术领域,采用其作模拟式微小流量计和数字式微小流量计，现有流量电动传感器灵敏度和精度均较低，不能满足对微小流量的检测要求，本实用新型以储液器外壁和中心轴金属柱体形成以储存液体为介质的圆柱型电容器，再把该电容接入自激振荡电路，液体量变化，致使频率发生变化，以此将微小液量变化即流量转换成电频率信号，本传感器灵敏度和精度都很高，采用它制成的模拟式微小流量计和数字式微小流量计灵敏度和精度高，工作可靠，造价低，可用在模拟信号和数字信号控制、监测的装置中。
文档编号G01F1/56GK2597952SQ0320285
公开日2004年1月7日 申请日期2003年2月8日 优先权日2003年2月8日
发明者隋龙, 吴浩, 周宇红, 周国起, 龙 隋 申请人:周国起