CN101165468B - 对称粘度传感器 - Google Patents
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Abstract
一种用于测量诸如润滑油或发动机油的流体的粘度的对称粘度传感器。扭转振动器对称地设置在两侧。该粘度传感器包括连接轴；扭转振动器，其与连接轴的两端对称地连接；至少一个绝缘体，其连接到连接轴的中间部分；多个振动装置，其设置在每个扭转振动器和绝缘体之间；信号发送/接收线，其用于发送和接收振动装置的驱动和检测信号；和控制单元，其用于通过信号发送/接收线而控制驱动和检测信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种对称粘度传感器，并且更具体地，涉及一种用于测量诸如润滑油或发动机油的液体的粘度的对称粘度传感器，其中将扭转振动器对称地设置在两侧，从而由于检测有效区域增大所以可根据弹性范围内的振动而有效地测量粘度。
背景技术
通常，将用于测量润滑油或发动机油的粘度的粘度传感器设置在油路上。该粘度传感器可用于指示应更换油的时间。
公开号为1978-107881的日本专利描述了一种粘度测量设备，其中相对地设置圆形的振动板，而美国专利6,247,354描述了一种用于检测流体特性的传感器，其中用作传感器单元的压电板的谐振器成对地形成。
此外，公布号为1994-148055的日本专利描述了一种粘度测量设备，其中成对地形成与传感器单元相对应的振动单元。但是，由于这些专利的振动单元生成简单的振动，其缺点是流体的粘度测量结果不准确。
在背景技术部分所公开的以上信息仅用作促进对本发明的背景的理解，所以其可能包含不构成本国的本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明涉及一种对称粘度传感器，其可测量诸如润滑油或发动机油等流体的粘度。由于将扭转振动器对称地设置在两侧，随着检测有效区域的增大，可根据弹性范围内的振动而有效地测量粘度。
本发明的实施例提供了一种对称粘度传感器，其包括连接轴、扭转振动器、第一和第二绝缘体、多个振动装置、信号发送/接收线和控 制单元，其中扭转振动器与连接轴的两端对称地连接；第一和第二绝缘体***并连接到连接轴的中间部分；多个振动装置嵌入在左和右侧的扭转振动器与每个绝缘体之间；信号发送/接收线用于发送和接收振动装置的驱动/检测信号；并且控制单元用于通过信号发送/接收线而控制驱动和检测信号。
附图说明
图1a和图1b示出了根据本发明的实施例的拆开的对称粘度传感器；
图2示出了根据本发明的实施例的对称粘度传感器的装配状态；
图3示出了根据本发明的实施例的对称粘度传感器的安装状态；
图4a和4b示出了根据本发明的实施例的对称粘度传感器的安装状态；
图5示出了在标准粘度流体中测量的测量结果；
图6示出了当将柴油燃料兑入发动机油中时的粘度测量结果的改变值；
图7示出了在将传感器安装于车辆上且车辆在常温启动之后的发动机油的粘度测量结果。
具体实施方式
本发明提供了对称地设置的对称粘度传感器，且将绝缘体设置在扭转振动器和振动装置之间，从而可交换从外部输入的信号。
在示例性实施例中，将扭转振动器对称连接到连接轴的两端，将绝缘体***并连接到连接轴的中间部分，且将多个振动装置设置在扭转振动器与各个绝缘体之间。信号发送/接收线发送和接收振动装置的驱动和检测信号；而控制单元通过信号发送/接收线而对驱动和检测信号进行控制。
在另一个实施例中，设置了内部壳体以保护扭转振动器、第一和第二绝缘体、振动装置和信号发送/接收线。可再用塑料注射壳体包围所述内部壳体。
在另一个实施例中，控制单元还包括印刷电路板和微型计算机， 其中印刷电路板设置在塑料注射壳体的上侧且连接到信号发送/接收线以进行信号交换，微型计算机用于接收从印刷电路板发送的信号。
在另一个实施例中，扭转振动器具有由不锈材料制成的对称结构，且包括外部扭转振动板，其暴露于塑料注射壳体的外部；内部扭转振动板，其设置在塑料注射壳体的内部壳体中；振动轴，其与外部扭转振动板和内部扭转振动板连接，从而暴露在塑料注射壳体的外部。
在另一个实施例中，在每块内部扭转振动板的内侧的中间部分形成内螺纹，以与连接轴的两端形成的外螺纹连接。
在另一个实施例中，信号发送/接收线包括用于驱动振动装置的电源线，以及用于接收振动装置的检测信号的信号检测线。
在另一个实施例中，振动装置包括用于在绝缘体与内部扭转振动器中的一个之间进行接收，从电源线接收信号并振动的多个压电元件；以及用于在绝缘体与另一个内部扭转振动器之间进行接收，并通过信号检测线发送信号至印刷电路板的多个压电元件。
在另一个实施例中，将压电元件设置在内部扭转振动器与绝缘体中，且全部四个元件以相等的间隔沿着连接轴的圆周方向而设置。
本发明的实施例的对称粘度传感器具有完全对称的结构，其中对称地设置扭转振动器12、14。
转矩振动器12、14由不锈材料制成。每个包括外部扭转振动板30，厚度比该外部扭转振动板的厚度薄的内部扭转振动板32，和振动轴。内螺纹36被设置在内部扭转振动板32上。
扭转振动器12、14通过连接轴10而彼此连接，其中该连接轴10的两端设置有外螺纹38。外螺纹38连接到扭转振动器12、14的内部扭转振动板32的内螺纹36上。第一绝缘体16和第二绝缘体18连接到连接轴10，而绝缘体16、18阻止振动装置的用于接收的压电元件46和用于发送的压电元件48之间接触和短接，这在下文中进行说明。
在一些实施例中，如图1b和图4b所示，仅使用一个绝缘体17。
振动装置向扭转振动器12、14提供扭转振动，且包括多个用于接收的压电元件46和用于发送的压电元件48。
将用于接收的多个压电元件46设置在扭转振动器12的内部扭转板32和第一绝缘体16之间，而将多个用于发送的压电元件48设置在 扭转振动器14的内部扭转振动板32和第二绝缘体18之间。
可将四个元件以相等的间隔设置在每个压电元件46、48中。
内部扭转振动板32、绝缘体16、18和多个压电元件46、48由内部壳体22包围，而内部壳体22由壳体24包围。
印刷电路板26设置在壳体24的上部，并与微型计算机28连接以进行信号交换。
印刷电路板26和用于接收的多个压电元件46通过电源线40和信号发送/接收线20的接地线42而连接。此外，印刷电路板26和用于发送的多个压电元件48通过信号发送/接收线20的信号检测线44而连接。
如图3和图4所示，外部扭转振动板30和振动轴34暴露在壳体24的外部，而内部扭转振动板30容纳在壳体22的内部。
这里，将对根据本发明的实施例的对称粘度传感器的工作进行说明。
需要注意外部扭转振动板30执行剪切操作，而扭转振动器12、14是对称的，从而可消除由于外部振动(由于发动机、发电机、传动齿轮等引起的振动)的干扰。
此外，扭转振动器12、14以对称的方式围绕振动的中间表面而运动，且具有惯性平衡。由于对称结构，每个振动器的扭转位移在中间部分逆转，从而消除了发动机的振动引起的干扰。
当通过印刷电路板26和电源线40将微型计算机28的驱动信号发送至用于接收的压电元件46时，用于接收的压电元件46产生扭转振动，振动通过内部扭转振动板32和连接轴34传递至外部扭转振动板30。
因此，外部扭转振动板30和连接轴34在流体中产生扭转振动，并在振动的中部表面周围产生左/右对称移动。
接下来，用于发送的多个压电元件48检测外部扭转振动板30和连接轴34的振动频率，并通过信号检测线44接着通过印刷电路板26将检测信号发送至微型计算机28。
微型计算机28测量流体的粘度。
这里，将对根据本发明的对称粘度传感器的测试实例进行说明。
图5示出了根据本发明的对称粘度传感器的测试实例，以及说明在标准粘度流体中测量的测量结果的图表。
如图5所示，应该明白发动机油的标准粘度的计算值(虚线)，及本发明的传感器测量的值(实线)是一致的。
如另一个测试实例，当将柴油燃料稀释在发动机油中时，对粘度进行测量，在图6的图表中示出了结果。
该测量的油是在驾驶12,500km之后获得的退化的发动机油，且最初的粘度是在实验室中测量的。在每个预定时间段，加入2％的柴油燃料，并在混合时测量粘度。
作为测量结果，发现随着加入的柴油燃料增加，粘度显著地降低。
如另一个测试实例，在将本发明的粘度传感器安装至车辆上，且车辆启动之后，测量发动机油的粘度，且结果如图7的图表所示。
如图7所示，需要明白，启动后随着时间的经过，粘度降低，该现象归因于发动机油的温度的升高，且在产生振动和噪声的发动机中非常平滑地测量粘度。
通过这样的测试实例，可以明白根据本发明的粘度传感器可精确地测量发动机油的粘度。
如上所述，根据本发明的对称粘度传感器提供了以下效果。
1)由于扭转振动器对称地设置在两侧，所以检测有效区域增大，可在弹性范围内有效地基于振动测量粘度。
2)因为用于测量由于扭转振动产生的粘度的扭转振动器形成为完全对称的结构，所以其通常可用作发动机、发电机、传动齿轮等中的粘度测量装置，其中产生过量的振动而不影响安装部分。
3)该传感器可制造为重量为10g的非常小的装置，因此可非常方便地使用。
尽管结合当前认为是实用的示例性实施例对本发明进行了说明，应该明白本发明不限于所公开的实施例，相反地，覆盖包括在权利要求的实质和范围之内的各种修改和等效设置。
Claims (9)
1.一种对称粘度传感器，包括：
连接轴，其包括第一端、第二端和中间部分；
第一扭转振动器，其连接到所述连接轴的所述第一端；
第二扭转振动器，其连接到所述连接轴的所述第二端；
至少一个绝缘体，其连接到所述连接轴的所述中间部分；
至少一个第一振动装置，其在所述第一扭转振动器和所述绝缘体之间；
至少一个第二振动装置，其在所述第二扭转振动器和所述绝缘体之间；
信号发送/接收线，其用于发送和接收所述第一和第二振动装置的驱动和检测信号；和
控制单元，其用于通过所述信号发送/接收线而控制所述驱动和检测信号，
其中，所述对称粘度传感器具有完全对称的结构，对称地设置所述第一扭转振动器和所述第二扭转振动器。
2.如权利要求1所述的对称粘度传感器，还包括第一壳体，所述第一壳体容纳所述绝缘体、所述第一和第二振动装置、所述信号发送/接收线和每个所述第一和第二扭转振动器的内部。
3.如权利要求2所述的对称粘度传感器，还包括包围所述第一壳体的第二壳体。
4.如权利要求1所述的对称粘度传感器，其中所述控制单元包括：
电路板，其连接到所述信号发送/接收线，和
微型计算机，其用于接收从所述电路板发送的信号。
5.如权利要求1所述的对称粘度传感器，其中所述第一和第二扭转振动器的每个包括：
外部扭转振动板；
内部扭转振动板；和
振动轴，其连接到所述外部扭转振动板和所述内部扭转振动板。
6.如权利要求5所述的对称粘度传感器，其中每个内部扭转振动板包括内螺纹，并且所述连接轴包括两端，每个所述端包括与所述内螺纹的一个连接的外螺纹。
7.如权利要求1所述的对称粘度传感器，其中所述信号发送/接收线包括：
电源线，其用于驱动所述振动装置；和
信号检测线，其用于接收所述振动装置的检测信号。
8.如权利要求1所述的对称粘度传感器，其中：
所述第一振动装置包括在所述绝缘体和所述第一扭转振动器之间的至少一个用于接收的第一压电元件，用于从所述信号发送/接收线接收信号；且
所述第二振动装置包括在所述绝缘体和所述第二扭转振动器之间的至少一个用于发送的第二压电元件，用于通过所述信号发送/接收线而将信号发送至所述控制单元。
9.如权利要求8所述的对称粘度传感器，其中多个压电元件设置在所述扭转振动器和所述绝缘体之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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Granted publication date: 20110810 Termination date: 20200308 |