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專利名稱：新型內(nèi)置微型差壓傳感器的流量測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體流量的測量裝置，尤其是一種應(yīng)用于對圓管內(nèi)進行低損耗高響應(yīng)的一體化流量測量裝置。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外普遍采用的差壓式流量測量裝置為各種孔板、噴嘴、文丘里流量計等。此類流量計通常體積較大，給管路帶來的能量損失較多，差壓發(fā)生裝置與差壓變送裝置分離，需要專門管路將壓力差引到管外進行比較，這一方面容易積聚氣體和臟垢，影響流量計的穩(wěn)態(tài)測量精度，而且增加維修維護成本；另一方面由于引壓管內(nèi)流體的液容效應(yīng)和普通差壓變送器的響應(yīng)頻率限制，使得流量計的動態(tài)響應(yīng)很差，往往不能滿足一些工業(yè)控制現(xiàn)場的需要，因此，針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題來研制一種結(jié)構(gòu)緊湊、動態(tài)特性好、能量損耗低的新型一體化流量測量裝置是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型內(nèi)置微型差壓傳感器的流量測量裝置，用于解決其它測量裝置存在的誤差大、損耗高等問題。
為達到上述目的，本發(fā)明新型內(nèi)置微型差壓傳感器的流量測量裝置，由節(jié)流件、微型傳感器、外管、支架以及信號線組成，節(jié)流件通過支架固定在外管內(nèi)部，且節(jié)流件的開口方向與液流方向相反；將微型傳感器嵌在截流件內(nèi)壁進行測量；信號線與傳感器連接后引出管外；傳感器為微型差壓傳感器測量壓差，其中微型差壓傳感器可以是硅微壓阻傳感器，也可以是其它種類的微型壓力\壓差敏感芯體，它被嵌在節(jié)流件側(cè)壁上，并保持與側(cè)壁密封；微型差壓傳感器的兩個壓力測量口分別接觸高壓、低壓流體；節(jié)流件可為流線型設(shè)計的內(nèi)置變徑管、錐管或者弱節(jié)流作用的孔板。
采用上述結(jié)構(gòu)后，根據(jù)柏努利原理可知，流體流過節(jié)流件會產(chǎn)生對應(yīng)于流量大小的壓力差信號，被微型傳感器測得并通過信號線引出外管。根據(jù)下面的流量-壓差數(shù)學(xué)關(guān)系模型和現(xiàn)場實際標定，可以實現(xiàn)對流量的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)測量。
Δp=αρQ22π2r4]]>Δp——節(jié)流件產(chǎn)生的壓力差α——由節(jié)流件結(jié)構(gòu)參數(shù)確定的流量系數(shù)ρ——流體的密度r——管道的半徑Q——流體的體積流量本發(fā)明所述的流量測量裝置，將微型傳感器直接植入流場內(nèi)部測量壓差，而不需要把壓力引出管外進行比較，不存在導(dǎo)管沿程壓力損失，因此只需很弱的節(jié)流作用即可實現(xiàn)測量，永久壓力損耗低；設(shè)計的采用縮擴雙作用獲取壓差，能在較小的空間距離里實現(xiàn)更高的信號水平。本發(fā)明取消了傳統(tǒng)的布引壓管線工程，減少了制造成本以及維護維修工作量，具有較高的測量精度；并應(yīng)用質(zhì)量和慣性都非常小的微型差壓傳感器，壓差測取的時間常數(shù)很小，因此動態(tài)測量頻率得到較大程度地提高。本發(fā)明既可以應(yīng)用到一般的流體介質(zhì)輸送方面，也可以應(yīng)用到液壓/氣動系統(tǒng)的流量反饋控制等當中。
本發(fā)明的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)合理、使用方便、應(yīng)用廣泛、便于維護，不需要引壓管路便可實現(xiàn)現(xiàn)場流量的低壓損、高精度的動態(tài)測量。


圖1為本發(fā)明新型內(nèi)置微型差壓傳感器的流量測量裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖(內(nèi)置變徑管節(jié)流)。
圖2為本發(fā)明新型內(nèi)置微型差壓傳感器的流量測量裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖(內(nèi)置錐管節(jié)流)。
圖3為本發(fā)明新型內(nèi)置微型差壓傳感器的流量測量裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖(弱節(jié)流孔板)。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明新型內(nèi)置微型差壓傳感器的流量測量裝置，由節(jié)流件、微型傳感器2、外管3、支架4以及信號線5組成，節(jié)流件通過支架4固定在外管3內(nèi)部，且節(jié)流件的開口方向與液流方向相反；將微型傳感器2嵌在截流件內(nèi)壁進行測量；信號線5與傳感器2連接后引出管外；傳感器2為微型差壓傳感器測量壓差，其中微型差壓傳感器2可以是硅微壓阻傳感器，也可以是其它種類的微型壓力\壓差敏感芯體，它被嵌在節(jié)流件側(cè)壁上，并保持與側(cè)壁密封；微型差壓傳感器2的兩個壓力測量口分別接觸高壓、低壓流體；節(jié)流件可為流線型設(shè)計的內(nèi)置變徑管1、錐管或者弱節(jié)流作用的孔板。
實施例1本發(fā)明所述的新型內(nèi)置微型差壓傳感器的流量測量裝置的具體實施方式
如附圖1所示，應(yīng)用內(nèi)置變徑管節(jié)流獲得與流量對應(yīng)的壓力差信號內(nèi)置異徑管1通過支架4固定于外管3中心，當有流體流過的時候，異徑管內(nèi)外的流體分別受到擴張和壓縮兩種不同作用，根據(jù)柏努利原理可知，其雙效作用產(chǎn)生對應(yīng)于流量大小的壓力差，被微型傳感器2測得并通過信號線5引出外管3。根據(jù)流量-壓差數(shù)學(xué)關(guān)系模型和現(xiàn)場實際標定，可以實現(xiàn)對流量的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)測量。
實施例2本發(fā)明所述的新型內(nèi)置微型差壓傳感器的流量測量裝置的具體實施方式
如附圖2所示，應(yīng)用內(nèi)置椎管節(jié)流獲得與流量對應(yīng)的壓力差內(nèi)置椎管6通過支架4固定于外管3中心，當有流體流過的時候，椎管外的流體受到壓縮作用，根據(jù)柏努利原理可知，這將與椎管內(nèi)的流體之間產(chǎn)生對應(yīng)于流量大小的壓力差，被微型傳感器2測得并通過信號線5引出外管3。根據(jù)流量-壓差數(shù)學(xué)關(guān)系模型和現(xiàn)場實際標定，可以實現(xiàn)對流量的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)測量。
實施例3本發(fā)明所述的新型內(nèi)置微型差壓傳感器的流量測量裝置的具體實施方式
如附圖3所示，應(yīng)用弱節(jié)流作用孔板獲得與流量對應(yīng)的壓力差弱節(jié)流孔板7(比常用的孔板孔徑大)通過法蘭9和螺栓10固定在管道11中央，當流體流過的時候，受到微弱壓縮作用，在孔板前后壓力腔內(nèi)產(chǎn)生對應(yīng)于流量大小的壓力差，經(jīng)過導(dǎo)壓孔13被微型傳感器2測得，并通過信號線5引出外管3。根據(jù)流量-壓差數(shù)學(xué)關(guān)系模型和現(xiàn)場實際標定，可以實現(xiàn)對流量的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)測量。
權(quán)利要求
1.一種新型內(nèi)置微型差壓傳感器的流量測量裝置，其結(jié)構(gòu)由節(jié)流件、微型傳感器(2)、外管(3)、支架(4)以及信號線(5)組成，其特征是節(jié)流件通過支架(4)固定在外管(3)內(nèi)部，且節(jié)流件的開口方向與液流方向相反；將微型傳感器(2)嵌在截流件內(nèi)壁進行測量；信號線(5)與傳感器(2)連接后引出管外。
2.如權(quán)利要求1所述的新型內(nèi)置微型差壓傳感器的流量測量裝置，其特征是傳感器(2)為微型差壓傳感器測量壓差，其中微型差壓傳感器(2)可以是硅微壓阻傳感器，也可以是其它種類的微型壓力\壓差敏感芯體，它被嵌在節(jié)流件側(cè)壁上，并保持與側(cè)壁密封；微型差壓傳感器(2)的兩個壓力測量口分別接觸高壓、低壓流體。
3.如權(quán)利要求1所述的新型內(nèi)置微型差壓傳感器的流量測量裝置，其特征是節(jié)流件可為流線型設(shè)計的內(nèi)置變徑管(1)、錐管或者弱節(jié)流作用的孔板。
全文摘要
本發(fā)明所述的新型內(nèi)置微型差壓傳感器的流量測量裝置，是一種用于對圓管內(nèi)流體進行低損耗、高響應(yīng)的一體化流量測量裝置。將微型傳感器直接置于管內(nèi)低能耗的弱節(jié)流件側(cè)壁上，測量與流量大小相應(yīng)的壓力差信號，根據(jù)流量－壓差數(shù)學(xué)關(guān)系模型和現(xiàn)場實際標定，實現(xiàn)對流量的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)測量。本發(fā)明取消了傳統(tǒng)差壓流量計的引壓管線并應(yīng)用質(zhì)量和慣性都非常小的微型差壓傳感器，具有永久壓力損耗低、動態(tài)性能好、制造成本和維護工作量小等優(yōu)點。
文檔編號G01F1/34GK1979098SQ20051004793
公開日2007年6月13日 申請日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
發(fā)明者張洪朋, 楊海軍, 張銀東, 李文華, 閻欣 申請人:張洪朋, 楊海軍, 張銀東, 李文華, 閻欣