用于换能器的谐振结构
阅读：521发布：2020-05-11
专利汇可以提供用于换能器的谐振结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种换能器包括一种谐振结构，该结构包括一个延伸到一个连接 质量 或联结区(13)的第一 弹簧 -质量系统(21、11)，对于联结区(13)连接一个包括一个检测元件(12)的第二 弹簧-质量系统 (12、22)。两个弹簧质量系统反相振动。联结区(13)连接到通过一个安装件(10)借助于一个半刚性连接件(23)提供的机械基准上，半刚性连接件(23)最好比第一件刚硬，并且能控制第一和第二弹簧-质量系统的相对运动。检测元件包含由弹簧-质量系统构成的凹腔 谐振器 (24、14)，它能用来调节换能器的特性。，下面是用于换能器的谐振结构专利的具体信息内容。
1.一种包括一种谐振结构的换能器，该结构包括一个第一件 (11、21)和一个第二件(12、22)，适于相对于一个中间联结区(13)和 一个支撑所述联结区且具有显著刚度的连接装置(23)反相振动，第 二件(12、22)包括一个检测元件(12)，其特征在于一个能振动的谐振 器(14、24)布置在检测元件(12)内，从而该能振动的谐振器不受检测 元件周围的媒质的阻尼影响。
2.根据权利要求1所述的换能器，并且包括一个与连接装置(23) 相结合来分离两个每个包含所述第一和第二件之一的不同区域的 安装装置(10)。
3.根据权利要求1所述的换能器，其中连接装置(23)具有显著大 于所述第一件(11、21)的刚度。
4.根据权利要求2所述的换能器，其中连接装置(23)包括一个从 安装装置(10)延伸的金属管状件。
5.根据权利要求1的换能器，其中检测元件(12)是一个空心搅棒 或圆柱，并且能振动的谐振器包括一个通过轴(24)连接到检测元件 的惯性质量(14)。
6.根据权利要求5的换能器，其中第二件(12)的刚度(K2)远大 于轴(14)的刚度(K4)。
技术领域
本发明涉及换能器和用于换能器的谐振结构，特别是包括一个 可以驱动进入振动的第一件、和一个可以携带一个检测元件且布置 在要测量其性能的介质中的第二件的结构。
背景技术
包括该一般特性的结构的各种换能器是已知的。在已知的布置 中，第一和第二件用来反相振动，在借助于其支撑振动结构的连接 处有通常零位移的振动节点。该种类的已知布置公开在 US-A-3712117和GB-B-2281621中。在这些结构中，波节点通过基 本上比第一和第二件柔软的柔性装置连接到一个机械基准上。理论 上，在这些装置中，可以是第一件的扭转或横向或纵向的振动的振 幅和频率，与携带插入在可以是气体、液体或甚至固体的介质中的 检测元件的第二件的那些相同。
发明内容
本发明的一个重要特征在于，在第一和第二件的联结区与支撑 之间的半刚性连接件的使用。‘半刚性’件打算具有显著影响、且 最好控制第一和第二件的相对运动的刚度。最好提供比第一和第二 件刚硬的节点。该种类的件能避免非常柔软安装件的缺点，该柔软 安装件一般不能承受在许多工业用途中遇到的高压力和力。况且， 可以选择连接件或装置的刚度，以控制换能器形成其一部分的测量 仪器的灵敏度。
本发明一个另外的特征在于，在最好形成第二件部分而可以具 有独立于上述连接件的功用的检测元件内封闭的凹腔件或谐振器 的使用。这样一种凹腔元件打算相对于检测元件振动，最好由弹簧 -质量结构构成，但不受其中插入检测元件的介质的影响。这样一种 凹腔元件或辅助谐振器可以使换能器的特性能够以简单和可靠方 式改变。
由如下描述将明白本发明的其他特征。
附图说明
图1表明根据本发明的谐振器结构，图1A表明机械结构，而 图1B是结构的示意模型；
图2和3表明类似于图1中所示的结构，但可以在不同的振动 模型中操作，图2A和3A表明结构，而图2B和3B表明示意模型；
图4是曲线图，表明振动的振幅随频率的变化；及
图5是振幅相对于频率的曲线图，表示连接件的效果。
本发明一个另外的特征在于，在最好形成第二件部分而可以具 有独立于上述连接件的功用的检测元件内封闭的凹腔件或谐振器 的使用。这样一种凹腔元件打算相对于检测元件振动，最好由弹簧 -质量结构构成，但不受其中插入检测元件的介质的影响。这样一种 凹腔元件或辅助谐振器可以使换能器的特性能够以简单和可靠方 式改变。
由如下描述将明白本发明的其他特征。
附图说明
图1表明根据本发明的谐振器结构，图1A表明机械结构，而 图1B是结构的示意模型；
图2和3表明类似于图1中所示的结构，但可以在不同的振动 模型中操作，图2A和3A表明结构，而图2B和3B表明示意模型；
图4是曲线图，表明振动的振幅随频率的变化；及
图5是振幅相对于频率的曲线图，表示连接件的效果。
具体实施方式
图1、2和3每个表示形成用于介质性质测量的换能器的部分、 且包括一个由惯性质量11和一根轴21组成的第一件11、21的谐 振器结构。其惯性质量最好由一个诸如搅棒12之类的检测元件构 成的第二件包括一根第二轴22，轴21和22具有一个连接区域，下 文称作联结区13。联结区本身由一个连接件支撑，在该例子中是一 根固定到一个安装基座10上的管23。
最好基座和连接件限定两个不同的区域，一个在安装件上方而 另一个在其下面，从而例如搅棒12可以布置在要测量的介质中， 并且第一件(可以电磁驱动)能在空气中振动。然而，其他配置是可 能的。
在图1、2和3之间的差别在于由相应结构经历不同的振动模式。 图1中表示的结构用来扭转振动，第一件按由箭头1所示扭转，而 下部件在相反方向扭转。在图2的结构中，诸件用来纵向振动，如 在件11上方由双头箭头举例表示的那样。在图3中所示的结构中， 诸件能用来横向振动，如由双头箭头3所示。驱动端能由各种手段、 电磁力和场、压电应力和应变、声压、或静电力和场激励和检测。
该结构如以后将解释的那样也包括一个凹腔谐振器。在图1中， 检测元件12是一根空心搅棒或圆柱，并且在检测元件内，与围绕 检测元件的介质物理分离的是由一根轴24连接到检测元件上的质 量14。在图1、2和3的每一个中，表示有一个类似的谐振器，它 用来随相应系统的其余部分的振动，以基本相同的模式、扭转、纵 向或横向振动。
表明的换能器包括按图1B中所示连接的三个且最好是四个独立 扭转弹簧-质量系统。用于纵向振动和横向振动的等效系统表示在图 2B和图3中。为了方便起见，如下描述主要涉及扭转振动。
如下描述使用符号，其中J1和K1是第一件(11、21)的惯性质量 和刚度，J2和K2是第二件的惯性质量和刚度，等等。
由J2、K2和J4、K4形成的弹簧质量系统彼此同相，而系统J1、 K1相位相差180°。如果对于每个系统适当地选择惯性质量和轴刚度 K，那么在连接到刚度K3的元件上的惯性质量J3处形成一个最小 振动点。当J1的振动频率(ω1)等于J4的振动频率(ω4)时，实现平衡 节点条件。在数学上这表示为
对于J1、K1
或者振动的任何较高谐波模式。
对于J2、K2和J4、K4
或者振动的任何较高谐波模式，其中α＝K2/(K1+K2)。
用于节点的平衡条件由ω1＝ω4给出，其中J是极坐标质量惯性 矩，K是扭转刚度，及ω是弹簧质量系统的谐振频率。
对于图2和3中的系统：
对于M1、K1
或者振动的任何较高谐波模式。
对于M2、K2和M4、K4
或者振动的任何较高谐波模式，其中α＝K2/(K1+K2)。
用于节点的平衡条件是ω1＝ω4，其中M是质量，K是刚度，及ω 是弹簧质量系统的谐振频率。
如上所述，其他的结构包括带有通过没有具体数值的高柔软装 置的节点对机械地面连接的反相轴系统。这里描述的用途没有这样 的高弹性点，因为这会产生结构上的虚弱位置，不能承受在许多工 业用途中遇到的高压力和力。而弹性点用一个特定半刚性件23代 替。
该件23设计成容纳在波节区域处的一些残余运动。波节区域仅 具有由于由流体对惯性质量的质量加载和由温度造成的刚度变化引 起的匹配频率的平衡条件的失去而造成的近似定义，即ω1＝ω4的条 件在仪器的工作寿命中不能保证。
件23的刚性在严酷工业使用中时产生较高的结构强度和换能器 元件对准的稳定性。它也重要地控制由来自轴21的流体划分的一侧 进入另一则轴21中产生的扭矩量，并且在这样做时形成用来控制两 根轴的相对运动的装置。这允许根据K3的值选择仪器灵敏度。
对于最佳结果已经发现，当K3近似等于轴21的刚度K1的十倍 时，提供结构强度和良好的灵敏度。使用充分焊接到系统的振动元 件和传感器安装质量上的高强度不锈钢，得到该刚度的结构件，这 提供了高结构强度，并且完全焊接构造在卫生用途(没有材料截留) 和在侵蚀环境(没有可能腐蚀掉的密封，并且便于耐腐蚀合金的使用) 下是有益的。
半刚性件23的存在改变传感器从单个谐振波峰F1(图5)至两个 谐振波峰F1和F2的主模态响应。一个波峰基本上由K1、K2和K4(和 其相应质量)的希望相互作用形成，但第二波峰是显著的K3刚度也 与这些系统相互作用的结果。该第二波峰是多余的，并且容易通过 滤波除去；其消除进一步通过增大传感器安装处的阻尼加强，通过 对过程设备或一些其他固定件的连接而简化。金属连接而不是弹性 连接的使用也是希望的，因为能把金属选择成具有比弹性体低得多 的阻尼容量，并因而作为结果给出较高的Q谐振器。
通常提供限定检测元件的单弹簧-质量组合。该元件暴露于流体 的粘滞作用，流体的粘度增大引起传感器阻尼的增大，这导致系统 的振动效率减小。换能器的性能受振动效率或Q因子的强烈影响， 因此存在性能随粘度增大的下降(如图4中的曲线41和42所示)。大 Q因子给出高信噪比、高灵敏度和谐振频率外机械振动的自然拒绝- 提高对设备噪声的免疫力。
新结构允许保持Q因子而与粘度无关，并且在非常高的流体粘 度(数百万厘泊)下能输送极高的振动效率(大于5000)。为了实现这 点，该结构使用安装在检测元件内的弹簧-质量谐振器组合14、24。 该谐振器不受周围流体的阻尼影响，并且保持其扭转应变能量而与 流体条件无关。
通过选择湿润轴21和轴24的相对刚度，能控制对于检测元件 产生的振动度，由此限定传感器的灵敏度。结果，传感器能按标准 结构制造，并且简单地通过微小变化检测元件12的刚度(即直径)， 调节成适于任何流体粘度范围。这能发生而对节点处的平衡条件(等 效频率)没有什么影响，因为在大多数情况下，谐振频率将由J1、 K1和J4、K4，而不是K2确定(只要K2＞＞K4)。换能器性能通过简 单调节一个尺寸的特征化导致提高的制造效率，并因而在工业上是 有益的。
图1中所示谐振器的驱动端11通过使用通常固定到轴上的铁磁 性杆施加扭矩被激励成扭转振动。离转动中心某一距离定位的电磁 铁把一个电磁力施加到铁磁性杆上，引起它产生角位移。以引起装 置以谐振频率振动的弹簧-质量系统的谐振频率，切换或调制至电磁 铁的电流。为了保证在该频率下的连续振动，可以采用其中例如电 磁拾波器检测角运动的正反馈驱动。来自拾波器的信号被放大和相 位调节，并且然后返回构成用于电磁铁的驱动信号。
因而，通过使用驱动和拾波器组件在驱动轴的谐振频率下振动 驱动轴，使系统的检测端执行扭转振动。
管23形成能够承受高流体压力和温度的显著流体屏障。检测元 件可以具有固定到其端点上的不同端部质量或无论如何没有质量 的选择。驱动端可以由各种手段、电磁力和场、压电应力和应变、 声压、或静电力和场激励和检测。
在图1所示的实施例中，所有元件由不锈钢构造，其中需要对 于过程流体的连接，换能器体能螺纹固定或焊接到诸如螺纹接头或 法兰之类的常规工艺连接上。进一步的配置使用两个驱动电磁铁和 两个磁性拾波器，以加强扭转振动和禁止轴的任何横向振动。
驱动轴11最好使用固定到轴11的端部上的端部重量来平衡， 以匹配检测轴22的振动频率。以这种方式，在希望位置良好地建立 节点，并且使换能器的振动性能独立于施加到组件上的任何外部应 力。
如果检测元件12、22浸在液体中，则角位移将引起穿过流体的 剪切运动。如果流体是粘性的，则元件表面面积、角速度、和流体 粘度的组合将引起对于振动系统的拖动力，并且将把能量丢给流 体。能量损失的程度与检测元件处由K2与K4的比值定义的允许振 动量成比例。
Q或谐振波峰的锐度是对于振动系统在每个振动循环内能量损 失相对于输入能量的指示。因为能量损失由粘度增大造成增大，所 以系统的Q减小。
通过测量谐振波峰的半功率带宽确定Q。然后定标测量的Q以 给出常规单位的流体粘度读数。
通过调节参数轴刚度、检测元件的质量惯性矩及表面面积，对 于最佳粘度范围能选择性地配置换能器。
如果检测端质量用几何学配置，从而流体在振动漂移期间移 动，那么将有对于检测元件的质量加载影响。由于系统的谐振频率 是端部元件的质量惯性矩的函数，所以谐振频率将由流体的密度调 制。因而流体的密度能与系统振动频率相关。
通过使用常规温度检测技术测量换能器的谐振频率和流体温 度、和对于随温度变化的轴的弹性施加校正因子，确定流体密度。
换能器的谐振频率随添加到轴端部的质量(只要这不增大刚度) 而减小。频率进一步随添加质量远离转动轴的移动而减小，因为这 增大极坐标的质量惯性矩。
如果端部元件由宽而薄的盘制成，例如具有60mm直径和0.5 mm厚度，则振动频率变得对盘上的较小质量变化非常敏感。为了 使由质量变化造成的较小频率变化与由温度造成的变化区分开，采 用一个第二谐振器。由于两个传感器经历相同的温度，但只有一个 用于质量测量，所以来自每个换能器的频率的相除将产生一个仅随 质量变化而独立于温度的商。
这样一种仪器能够检测由放置在盘上的物质或盘本身的如下活 动造成的质量变化：
(a)蒸发
(b)离子化
(c)雾化
(d)吸收
(e)沉积
(f)磨损
(g)任何其他引起盘或盘上放置的材料的质量变化的物理或化学 作用。
对于化学或物理过程中气相、液相或固相或这些相的任何组合 的物质能进行这种测量。例如，有可能测量液态漆当它在其干燥过 程中释放气态溶剂蒸汽时的质量损失，这提供液态漆的质量、气态 溶剂的质量、及剩余固态树脂。
除质量测量之外，测量系统的Q以确定盘上盘材料的粘度或流 变特性。这给出用来理解物理或化学过程中物质的动态特性的另外 分析数据-例如从液态至固态的变化。
该装置对于确定流体滴的粘度也是有用的，而不用把传感器完 全浸入在流体中。该质量平衡技术确定存在流体的量，并且把这与 粘滞能量损失读数相结合以确定流体粘度。
也能导出与物质‘表皮’深度有关的信息。表皮深度是流体靠 近影响系统的添加质量的振动表面的量。它是密度、粘度和振动频 率的函数。随流体变得较粘(更固态)其表皮深度增大，例如，如果树 脂在测量表面上干燥，则其粘度增大，并因此由于表皮深度增大证 明质量的明显增大。
许多化学反应涉及反应中成分之间的质量交换。如果扭转换能 器的检测表面由具体化学反应中的成分制成，那么能通过表面处质 量的增大或减小监视反应的进行。对于气相、液相或固相中的反应 物这种质量交换能发生。
这提供了由使用的表面化合物类型和其与其他化合物的反应确 定的化学反应的连续在线测量。
通过把质量测量与诸如氧化还原电势之类的反应指示物、和电 解理论相结合，能确定反应的本质和未知反应物。例如，按照法拉 第电解定律，电解沉积材料的质量是时间、电流、及原子质量和化 合价的函数。借助于已知的质量、时间和电流，由原子重量/化合价 估计能确定沉积的原子。
使用用适当化学成分制备的盘，该仪器能用于空气和水污染物 的连续在线测量。一直对该化学成分不敏感的第二基准谐振器的使 用消除由温度或污垢造成的频率变化。
由放射衰变造成的质量变化能以类似的方式测量。
该仪器能借助于涂有生物化学基体的盘使用，该生物基体比如 能加速细菌培养物的生长，从而能进行培养物生长速率的灵敏确 定。能测量气相、液相或固相的无机、有机或生物物质的质量或流 变特性相对于时间的变化。
最好基座和连接件限定两个不同的区域，一个在安装件上方而 另一个在其下面，从而例如搅棒12可以布置在要测量的介质中， 并且第一件(可以电磁驱动)能在空气中振动。然而，其他配置是可 能的。
在图1、2和3之间的差别在于由相应结构经历不同的振动模式。 图1中表示的结构用来扭转振动，第一件按由箭头1所示扭转，而 下部件在相反方向扭转。在图2的结构中，诸件用来纵向振动，如 在件11上方由双头箭头举例表示的那样。在图3中所示的结构中， 诸件能用来横向振动，如由双头箭头3所示。驱动端能由各种手段、 电磁力和场、压电应力和应变、声压、或静电力和场激励和检测。
该结构如以后将解释的那样也包括一个凹腔谐振器。在图1中， 检测元件12是一根空心搅棒或圆柱，并且在检测元件内，与围绕 检测元件的介质物理分离的是由一根轴24连接到检测元件上的质 量14。在图1、2和3的每一个中，表示有一个类似的谐振器，它 用来随相应系统的其余部分的振动，以基本相同的模式、扭转、纵 向或横向振动。
表明的换能器包括按图1B中所示连接的三个且最好是四个独立 扭转弹簧-质量系统。用于纵向振动和横向振动的等效系统表示在图 2B和图3中。为了方便起见，如下描述主要涉及扭转振动。
如下描述使用符号，其中J1和K1是第一件(11、21)的惯性质量 和刚度，J2和K2是第二件的惯性质量和刚度，等等。
由J2、K2和J4、K4形成的弹簧质量系统彼此同相，而系统J1、 K1相位相差180°。如果对于每个系统适当地选择惯性质量和轴刚度 K，那么在连接到刚度K3的元件上的惯性质量J3处形成一个最小 振动点。当J1的振动频率(ω1)等于J4的振动频率(ω4)时，实现平衡 节点条件。在数学上这表示为
对于J1、K1
或者振动的任何较高谐波模式。
对于J2、K2和J4、K4
或者振动的任何较高谐波模式，其中α＝K2/(K1+K2)。
用于节点的平衡条件由ω1＝ω4给出，其中J是极坐标质量惯性 矩，K是扭转刚度，及ω是弹簧质量系统的谐振频率。
对于图2和3中的系统：
对于M1、K1
或者振动的任何较高谐波模式。
对于M2、K2和M4、K4
或者振动的任何较高谐波模式，其中α＝K2/(K1+K2)。
用于节点的平衡条件是ω1＝ω4，其中M是质量，K是刚度，及ω 是弹簧质量系统的谐振频率。
如上所述，其他的结构包括带有通过没有具体数值的高柔软装 置的节点对机械地面连接的反相轴系统。这里描述的用途没有这样 的高弹性点，因为这会产生结构上的虚弱位置，不能承受在许多工 业用途中遇到的高压力和力。而弹性点用一个特定半刚性件23代 替。
该件23设计成容纳在波节区域处的一些残余运动。波节区域仅 具有由于由流体对惯性质量的质量加载和由温度造成的刚度变化引 起的匹配频率的平衡条件的失去而造成的近似定义，即ω1＝ω4的条 件在仪器的工作寿命中不能保证。
件23的刚性在严酷工业使用中时产生较高的结构强度和换能器 元件对准的稳定性。它也重要地控制由来自轴21的流体划分的一侧 进入另一则轴21中产生的扭矩量，并且在这样做时形成用来控制两 根轴的相对运动的装置。这允许根据K3的值选择仪器灵敏度。
对于最佳结果已经发现，当K3近似等于轴21的刚度K1的十倍 时，提供结构强度和良好的灵敏度。使用充分焊接到系统的振动元 件和传感器安装质量上的高强度不锈钢，得到该刚度的结构件，这 提供了高结构强度，并且完全焊接构造在卫生用途(没有材料截留) 和在侵蚀环境(没有可能腐蚀掉的密封，并且便于耐腐蚀合金的使用) 下是有益的。
半刚性件23的存在改变传感器从单个谐振波峰F1(图5)至两个 谐振波峰F1和F2的主模态响应。一个波峰基本上由K1、K2和K4(和 其相应质量)的希望相互作用形成，但第二波峰是显著的K3刚度也 与这些系统相互作用的结果。该第二波峰是多余的，并且容易通过 滤波除去；其消除进一步通过增大传感器安装处的阻尼加强，通过 对过程设备或一些其他固定件的连接而简化。金属连接而不是弹性 连接的使用也是希望的，因为能把金属选择成具有比弹性体低得多 的阻尼容量，并因而作为结果给出较高的Q谐振器。
通常提供限定检测元件的单弹簧-质量组合。该元件暴露于流体 的粘滞作用，流体的粘度增大引起传感器阻尼的增大，这导致系统 的振动效率减小。换能器的性能受振动效率或Q因子的强烈影响， 因此存在性能随粘度增大的下降(如图4中的曲线41和42所示)。大 Q因子给出高信噪比、高灵敏度和谐振频率外机械振动的自然拒绝- 提高对设备噪声的免疫力。
新结构允许保持Q因子而与粘度无关，并且在非常高的流体粘 度(数百万厘泊)下能输送极高的振动效率(大于5000)。为了实现这 点，该结构使用安装在检测元件内的弹簧-质量谐振器组合14、24。 该谐振器不受周围流体的阻尼影响，并且保持其扭转应变能量而与 流体条件无关。
通过选择湿润轴21和轴24的相对刚度，能控制对于检测元件 产生的振动度，由此限定传感器的灵敏度。结果，传感器能按标准 结构制造，并且简单地通过微小变化检测元件12的刚度(即直径)， 调节成适于任何流体粘度范围。这能发生而对节点处的平衡条件(等 效频率)没有什么影响，因为在大多数情况下，谐振频率将由J1、 K1和J4、K4，而不是K2确定(只要K2＞＞K4)。换能器性能通过简 单调节一个尺寸的特征化导致提高的制造效率，并因而在工业上是 有益的。
图1中所示谐振器的驱动端11通过使用通常固定到轴上的铁磁 性杆施加扭矩被激励成扭转振动。离转动中心某一距离定位的电磁 铁把一个电磁力施加到铁磁性杆上，引起它产生角位移。以引起装 置以谐振频率振动的弹簧-质量系统的谐振频率，切换或调制至电磁 铁的电流。为了保证在该频率下的连续振动，可以采用其中例如电 磁拾波器检测角运动的正反馈驱动。来自拾波器的信号被放大和相 位调节，并且然后返回构成用于电磁铁的驱动信号。
因而，通过使用驱动和拾波器组件在驱动轴的谐振频率下振动 驱动轴，使系统的检测端执行扭转振动。
管23形成能够承受高流体压力和温度的显著流体屏障。检测元 件可以具有固定到其端点上的不同端部质量或无论如何没有质量 的选择。驱动端可以由各种手段、电磁力和场、压电应力和应变、 声压、或静电力和场激励和检测。
在图1所示的实施例中，所有元件由不锈钢构造，其中需要对 于过程流体的连接，换能器体能螺纹固定或焊接到诸如螺纹接头或 法兰之类的常规工艺连接上。进一步的配置使用两个驱动电磁铁和 两个磁性拾波器，以加强扭转振动和禁止轴的任何横向振动。
驱动轴11最好使用固定到轴11的端部上的端部重量来平衡， 以匹配检测轴22的振动频率。以这种方式，在希望位置良好地建立 节点，并且使换能器的振动性能独立于施加到组件上的任何外部应 力。
如果检测元件12、22浸在液体中，则角位移将引起穿过流体的 剪切运动。如果流体是粘性的，则元件表面面积、角速度、和流体 粘度的组合将引起对于振动系统的拖动力，并且将把能量丢给流 体。能量损失的程度与检测元件处由K2与K4的比值定义的允许振 动量成比例。
Q或谐振波峰的锐度是对于振动系统在每个振动循环内能量损 失相对于输入能量的指示。因为能量损失由粘度增大造成增大，所 以系统的Q减小。
通过测量谐振波峰的半功率带宽确定Q。然后定标测量的Q以 给出常规单位的流体粘度读数。
通过调节参数轴刚度、检测元件的质量惯性矩及表面面积，对 于最佳粘度范围能选择性地配置换能器。
如果检测端质量用几何学配置，从而流体在振动漂移期间移 动，那么将有对于检测元件的质量加载影响。由于系统的谐振频率 是端部元件的质量惯性矩的函数，所以谐振频率将由流体的密度调 制。因而流体的密度能与系统振动频率相关。
通过使用常规温度检测技术测量换能器的谐振频率和流体温 度、和对于随温度变化的轴的弹性施加校正因子，确定流体密度。
换能器的谐振频率随添加到轴端部的质量(只要这不增大刚度) 而减小。频率进一步随添加质量远离转动轴的移动而减小，因为这 增大极坐标的质量惯性矩。
如果端部元件由宽而薄的盘制成，例如具有60mm直径和0.5 mm厚度，则振动频率变得对盘上的较小质量变化非常敏感。为了 使由质量变化造成的较小频率变化与由温度造成的变化区分开，采 用一个第二谐振器。由于两个传感器经历相同的温度，但只有一个 用于质量测量，所以来自每个换能器的频率的相除将产生一个仅随 质量变化而独立于温度的商。
这样一种仪器能够检测由放置在盘上的物质或盘本身的如下活 动造成的质量变化：
(a)蒸发
(b)离子化
(c)雾化
(d)吸收
(e)沉积
(f)磨损
(g)任何其他引起盘或盘上放置的材料的质量变化的物理或化学 作用。
对于化学或物理过程中气相、液相或固相或这些相的任何组合 的物质能进行这种测量。例如，有可能测量液态漆当它在其干燥过 程中释放气态溶剂蒸汽时的质量损失，这提供液态漆的质量、气态 溶剂的质量、及剩余固态树脂。
除质量测量之外，测量系统的Q以确定盘上盘材料的粘度或流 变特性。这给出用来理解物理或化学过程中物质的动态特性的另外 分析数据-例如从液态至固态的变化。
该装置对于确定流体滴的粘度也是有用的，而不用把传感器完 全浸入在流体中。该质量平衡技术确定存在流体的量，并且把这与 粘滞能量损失读数相结合以确定流体粘度。
也能导出与物质‘表皮’深度有关的信息。表皮深度是流体靠 近影响系统的添加质量的振动表面的量。它是密度、粘度和振动频 率的函数。随流体变得较粘(更固态)其表皮深度增大，例如，如果树 脂在测量表面上干燥，则其粘度增大，并因此由于表皮深度增大证 明质量的明显增大。
许多化学反应涉及反应中成分之间的质量交换。如果扭转换能 器的检测表面由具体化学反应中的成分制成，那么能通过表面处质 量的增大或减小监视反应的进行。对于气相、液相或固相中的反应 物这种质量交换能发生。
这提供了由使用的表面化合物类型和其与其他化合物的反应确 定的化学反应的连续在线测量。
通过把质量测量与诸如氧化还原电势之类的反应指示物、和电 解理论相结合，能确定反应的本质和未知反应物。例如，按照法拉 第电解定律，电解沉积材料的质量是时间、电流、及原子质量和化 合价的函数。借助于已知的质量、时间和电流，由原子重量/化合价 估计能确定沉积的原子。
使用用适当化学成分制备的盘，该仪器能用于空气和水污染物 的连续在线测量。一直对该化学成分不敏感的第二基准谐振器的使 用消除由温度或污垢造成的频率变化。
由放射衰变造成的质量变化能以类似的方式测量。
该仪器能借助于涂有生物化学基体的盘使用，该生物基体比如 能加速细菌培养物的生长，从而能进行培养物生长速率的灵敏确 定。能测量气相、液相或固相的无机、有机或生物物质的质量或流 变特性相对于时间的变化。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种基于共振方式的频率敏感阻尼油气弹簧 | 2020-05-14 | 180 |
| 结构-TMD-H∞系统控制性能的优化方法 | 2020-05-13 | 620 |
| 用于车辆传动装置的弹簧-质量阻尼器系统 | 2020-05-11 | 567 |
| 具有八缸发动机的机动车动力总成系统 | 2020-05-16 | 715 |
| 一种高分辨率地震检波器及其制造方法 | 2020-05-14 | 125 |
| 结构-TMD-H∞系统控制性能的优化方法 | 2020-05-14 | 215 |
| 一种可调式超低频竖向电涡流调谐质量阻尼器 | 2020-05-14 | 520 |
| 压实粒状材料模制体的压实装置及其方法 | 2020-05-15 | 343 |
| 减振方法和水平作用的减振器 | 2020-05-12 | 660 |
| 纳米级微位移光杠杆激光测量系统 | 2020-05-15 | 161 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈