專利名稱：空腔流量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)量流體流量的裝置，是一種空腔流量傳感器。
背景技術(shù)：
在天然氣、煤氣等氣體大流量測(cè)量領(lǐng)域，目前使用的流量計(jì)還僅限于差壓式(如孔板流量計(jì)，噴嘴流量計(jì)，文丘里管流量計(jì)等)，渦輪流量計(jì)，渦街流量計(jì)等等。由于這些介質(zhì)一般都具有較大的腐蝕性，又往往含有較多雜質(zhì)和水分，屬臟污流體，對(duì)流量計(jì)的腐蝕、磨損、堵塞時(shí)有發(fā)生。另外，差壓式流量計(jì)壓力損失大，運(yùn)行費(fèi)用高，在大流量測(cè)量中一直受到限制；渦輪等有可動(dòng)部件的流量計(jì)極容易磨損和損壞，維護(hù)費(fèi)用大；渦街流量計(jì)在惡劣的工作環(huán)境中測(cè)量也存在較大問題，如測(cè)量傳感器斷裂造成事故?？傊?，目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的流量?jī)x表在測(cè)量諸如天然氣、煤氣等高壓大流量或腐蝕、臟污流體的流量時(shí)尚存在種種困難。儀表的測(cè)量準(zhǔn)確度、運(yùn)行費(fèi)用、安裝維護(hù)費(fèi)用、壓力損失等都尚存在一些問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種空腔流量傳感器，它是利用流體流過流量計(jì)管道沿壁空腔而產(chǎn)生振蕩的原理制成的流量計(jì)。由于流量測(cè)量只在管壁形成的空腔中進(jìn)行，整個(gè)儀表再無其它阻礙流體流動(dòng)的部件，所以空腔流量計(jì)的壓力損失非常微小，而且不怕堵塞和磨損。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是它包括帶有連接法蘭和流通管道組成流量計(jì)本體，在流通管道壁面上有一測(cè)量空腔，測(cè)量空腔上裝有流量傳感器，溫度傳感器和壓力傳感器可分別安裝在測(cè)量空腔上或流通管道上，并分別通過引線與安裝在儀表殼體內(nèi)的智能積算器連接。
流量計(jì)本體是一帶連接法蘭的流通管道，管道上開有測(cè)量空腔。流體流過空腔時(shí)，在空腔中產(chǎn)生旋渦，其旋渦頻率與來流速度成比例?？涨簧习惭b有測(cè)量旋渦頻率的流量傳感器，傳感器輸出的頻率與安裝位置有關(guān)。
除了流量傳感器外，流量計(jì)本體上還安裝有溫度傳感器和壓力傳感器，安裝位置以能真實(shí)反映管道中的溫度和壓力為原則。傳感器測(cè)得的溫度和壓力信號(hào)與流量信號(hào)一起送到智能積算器處理得到工況狀態(tài)或標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的瞬時(shí)流量Q和Q0、累積流量V和V0及溫度T、壓力P等結(jié)果。并可將流量值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，或通過串口與其它智能儀表通信。
本實(shí)用新型具有的有益效果1)流量計(jì)采用了獨(dú)特的空腔結(jié)構(gòu)，流量測(cè)量只在管壁形成的空腔中進(jìn)行，整個(gè)儀表再無其他阻礙流體流動(dòng)的部件，結(jié)構(gòu)上更加牢固可靠，不怕腐蝕、磨損、堵塞等問題，壓力損失非常微小，流量計(jì)運(yùn)行成本幾乎可以忽略；2)整個(gè)儀表具有一體化結(jié)構(gòu)，流量傳感器即可現(xiàn)場(chǎng)指示流量值，又可發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)流量信號(hào)；3)采用智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工況條件下的溫度、壓力自動(dòng)補(bǔ)償和氣體壓縮系數(shù)進(jìn)行自動(dòng)修正。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的積算器電路結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本實(shí)用新型的積算器電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，它包括帶有連接法蘭15和流通管道組成流量計(jì)本體14，在流通管道壁面上有一測(cè)量空腔13，測(cè)量空腔13上裝有流量傳感器17，溫度傳感器11和壓力傳感器12可分別安裝在測(cè)量空腔13上或流通管道上，并分別通過引線與安裝在儀表殼體6內(nèi)的智能積算器連接。
流量計(jì)本體14包括一帶連接法蘭15的流通管道，管道壁面上有一測(cè)量空腔13。測(cè)量空腔由鋼板焊接在開槽的管壁上，由緊固螺釘裝上空腔蓋板18而成。流體流過空腔時(shí)，在空腔中產(chǎn)生旋渦，其旋渦頻率與來流速度成比例。測(cè)量旋渦頻率的流量傳感器就安裝在測(cè)量空腔上，安裝位置由實(shí)驗(yàn)確定。傳感器輸出的頻率與空腔形狀有關(guān)。
流量傳感器17安裝在連接頭10的中心處，信號(hào)通過立柱8中間的信號(hào)電纜傳送到智能積算器。立柱由螺母9壓緊安裝連接頭10上。在除了流量傳感器17外，流量計(jì)本體14上還安裝有溫度傳感器11和壓力傳感器12，安裝位置以能真實(shí)反映管道中的溫度和壓力為原則?？梢园惭b在測(cè)量空腔13上，也可安裝在流通管道上。傳感器測(cè)得的溫度和壓力信號(hào)與流量信號(hào)一起送到智能積算器處理得到工況狀態(tài)或標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的瞬時(shí)流量Q和Q0、累積流量V和V0及溫度T、壓力P等結(jié)果。并可將流量值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，或通過串口與其它智能儀表通信。
智能積算器3安裝在儀表殼體6內(nèi)，儀表殼體由前蓋1和后蓋7將智能積算器密封保護(hù)。前蓋上裝有墊圈2、玻璃片3、擋環(huán)4和擋圈5，組成一密封透明系統(tǒng)，以便讀數(shù)。智能儀表轉(zhuǎn)換成的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)、串行數(shù)字信號(hào)等通過遠(yuǎn)傳信號(hào)線出口(16)輸出。
如圖2所示，所說的智能積算器包括儀器放大器26、前置放大器19、內(nèi)置有模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路和EEPROM存儲(chǔ)器的微處理器25、電源系統(tǒng)24、RS485接口電路20、顯示模塊23；溫度傳感器11和壓力傳感器12的信號(hào)分別經(jīng)由運(yùn)算放大器2254組成的儀器放大器26接微處理機(jī)25內(nèi)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路；流量傳感器17的信號(hào)經(jīng)前置運(yùn)算放大器7611組成的前置放大器19接微處理機(jī)25；微處理器25接收到溫度、壓力和流量信號(hào)后，經(jīng)積算和補(bǔ)償運(yùn)算，接在能顯示出流量和溫度壓力值的顯示器23上；微處理器25接經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器21輸出4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，或接RS485接口20輸出流量數(shù)字信號(hào)到其它用戶設(shè)備22，微處理器25上設(shè)置按鈕27。
所說的測(cè)量空腔13的形狀為矩形或半圓形或多邊形。
如圖3所示，由溫度傳感器11和壓力傳感器12感受到的溫度和壓力信號(hào)分別送到運(yùn)放2254組成的儀器放大器26放大，放大后的溫度、壓力信號(hào)送給微處理機(jī)25內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量備用；流量信號(hào)由流量傳感器17測(cè)量，并通過運(yùn)放7611組成的前置放大器19放大整形成頻率與流量成比例的脈沖信號(hào)，直接送給微處理機(jī)25。微處理機(jī)根據(jù)預(yù)置的儀表系數(shù)K，對(duì)每一個(gè)流量脈沖信號(hào)進(jìn)行累積，達(dá)到K個(gè)脈沖就中斷刷新累積流量V；單位時(shí)間測(cè)得的脈沖數(shù)就代表瞬時(shí)流量Q。根據(jù)測(cè)量得到的溫度壓力值進(jìn)行換算可得標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的瞬時(shí)流量Q0和累積流量V0。上述所有結(jié)果不但可通過顯示模塊23就地指示，還可通過D/A轉(zhuǎn)換器21轉(zhuǎn)換成模擬量，輸出4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)；還可以通過RS485接口電路20輸出流量數(shù)字信號(hào)與其它智能設(shè)備22通信。智能儀表系統(tǒng)具有低功耗特性，電源系統(tǒng)24即可外部24V供電，也可由3.6V電池供電。系統(tǒng)工作所用的儀表系數(shù)K、流量范圍、溫度壓力范圍、采樣速度等常數(shù)可通過設(shè)置按鈕27完成設(shè)置。所有測(cè)量顯示功能由軟件控制完成。
權(quán)利要求1.一種空腔流量傳感器，其特征在于它包括帶有連接法蘭(15)和流通管道組成流量計(jì)本體(14)，在流通管道壁面上有一測(cè)量空腔(13)，測(cè)量空腔(13)上裝有流量傳感器(17)，溫度傳感器(11)和壓力傳感器(12)分別安裝在測(cè)量空腔(13)上或流通管道上，并分別通過引線與安裝在儀表殼體(6)內(nèi)的智能積算器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔流量傳感器，其特征在于所說的智能積算器包括儀器放大器(26)、前置放大器(19)、內(nèi)置有模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路和EEPROM存儲(chǔ)器的微處理器(25)、電源系統(tǒng)(24)、RS485接口電路(20)、顯示模塊(23)；溫度傳感器(11)和壓力傳感器(12)的信號(hào)分別經(jīng)由運(yùn)算放大器2254組成的儀器放大器(26)接微處理機(jī)(25)內(nèi)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路；流量傳感器(17)的信號(hào)經(jīng)前置運(yùn)算放大器7611組成的前置放大器(19)接微處理機(jī)(25)；微處理器(25)接收到溫度、壓力和流量信號(hào)后，經(jīng)積算和補(bǔ)償運(yùn)算，接在能顯示出流量和溫度壓力值的顯示器(23)上；微處理器(25)接數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(21)輸出4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，或接RS485接口(20)輸出流量數(shù)字信號(hào)到其它用戶設(shè)備(22)，微處理器(25)上設(shè)置按鈕(27)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔流量傳感器，其特征在于所說的測(cè)量空腔(13)的形狀為矩形或半圓形或多邊形。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種空腔流量傳感器。它包括帶有連接法蘭和流通管道組成流量計(jì)本體，在流通管道壁面上有一測(cè)量空腔，測(cè)量空腔上裝有流量傳感器，溫度傳感器和壓力傳感器可分別安裝在測(cè)量空腔上或流通管道上，并分別通過引線與安裝在儀表殼體內(nèi)的智能積算器連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.流量計(jì)采用了獨(dú)特的空腔結(jié)構(gòu)，流量測(cè)量只在管壁形成的空腔中進(jìn)行，整個(gè)儀表再無其他阻礙流體流動(dòng)的部件，結(jié)構(gòu)上更加牢固可靠，不怕腐蝕、磨損、堵塞等問題，壓力損失非常微小，流量計(jì)運(yùn)行成本幾乎可以忽略；2.整個(gè)儀表具有一體化結(jié)構(gòu)，流量傳感器即可現(xiàn)場(chǎng)指示流量值，又可發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)流量信號(hào)；3.采用智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工況條件下的溫度、壓力自動(dòng)補(bǔ)償和氣體壓縮系數(shù)進(jìn)行自動(dòng)修正。
文檔編號(hào)G01F1/32GK2593158SQ0322823
公開日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2003年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月15日
發(fā)明者梁國(guó)偉, 鄭建光, 李文軍, 毛謙敏 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院