專利名稱：電容靶式流量計的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用于測量液體和氣體流量的流量計，更具體地說，涉及一種電容靶式流量計。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，有多種不同原理、不同結(jié)構(gòu)的流量計，在專利號為ZL99201800.5的實用新型專利“新型靶式流量計”中，就公開了一種應變式靶式流量計，這類流量計中采用的力傳感器為應變計式力傳感器，雖然其精度和穩(wěn)定性相對于傳統(tǒng)流量計已有較大提交，但其精度仍然較低，只有0.1％-1.0％，而時漂達到1％/年-10％/年，所以長期穩(wěn)定性也較差，另外這類傳感器不耐高溫，且工藝水平要求高。
實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，本實用新型要解決的現(xiàn)有靶式流量計的精確度及長期穩(wěn)定性仍然不夠理想的問題。
為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是構(gòu)造一種電容靶式流量計，包括一個測量管，在所述測量管中裝有依次連接的靶板、靶桿和力傳感器；還包括與所述力傳感器連接的轉(zhuǎn)換電路，其中， 所述力傳感器是一個電容力傳感器。
在本實用新型中，所述電容力傳感器中包括第一端固定不動且第二端與所述靶桿連接的彈性管，裝在所述彈性管內(nèi)且固定不動的定電極，以及，裝在所述彈性管內(nèi)且可隨所述彈性管彈性位移的動電極；所述定電極和動電極相互面對，并分別通過相應的導線與所述轉(zhuǎn)換電路連接；所述動電極可隨所述彈性管擺動，從而改變定電極與動電極之間的電容，進而轉(zhuǎn)換出相應的流量大小。
在本實用新型的一個優(yōu)選方案中，在所述彈性管與靶桿的連接處設有一個空腔；所述定電極的一端裝在所述彈性管的第一端，另一端伸出到所述空腔內(nèi)；在所述空腔的側(cè)壁裝有至少一個與所述定電極面對的絕緣材料，所述動電極裝在所述絕緣材料上。此時，所述彈性管的截面形狀可為矩形、圓形、或者扁圓形。
在本實用新型的另一個優(yōu)選方案中，在所述彈性管內(nèi)設有由其第一端向第二端伸出的固定不動的絕緣材料，所述定電極裝在所述絕緣材料上，所述動電極裝在所述彈性管的內(nèi)壁。此時，所述彈性管和絕緣材料伸出端的截面形狀最好相同，具體可為矩形、圓形、或者扁圓形。
在本實用新型中，所述轉(zhuǎn)換電路中包括與所述電容力傳感器連接的電容-電壓轉(zhuǎn)換電路、以及與所述電容-電壓轉(zhuǎn)換電路連接的模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路。所述電容靶式流量計中還包括與所述轉(zhuǎn)換電路連接的處理顯示電路；所述處理顯示電路中包括微處理器、顯示器和輸出接口；所述微處理器的輸入端與所述模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接，所述顯示器和輸出接口與所述微處理器的相應輸出端連接。
本實用新型的流量計是采用新型電容力傳感器和現(xiàn)代數(shù)字技術開發(fā)而成全新型流量計，它既具有傳統(tǒng)靶式、孔板、渦街等流量計無可動部件的特點，同時又具有與容積式流量計相媲美的測量準確度，加之其特有的抗干擾、抗雜質(zhì)性能，輕便又可靠等特點，可廣泛用于冶金、石油、化工、能源、食品環(huán)保等各個領域的流量測量。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1是本實用新型的電容靶式流量計結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2是本實用新型一個優(yōu)選實施例中電容力傳感器的剖視結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實用新型另一個優(yōu)選實施例中電容力傳感器的剖視結(jié)構(gòu)圖；圖4、圖5、圖6為圖2中所示彈性管的三種A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型電容靶式流量計的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示，從圖中可以看出，，該流量計由測量管104，裝在測量管中且依次連接的靶板103、靶桿102和電容力傳感器101，與力傳感器連接的轉(zhuǎn)換電路，以及與轉(zhuǎn)換電路連接的處理顯示電路組成。如圖中的虛線框所示，轉(zhuǎn)換電路中包括電容-電壓轉(zhuǎn)換電路106、和模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路107；處理顯示電路中包括微處理器105、顯示器108和多個輸出接口，包括脈沖輸出接口109、4-20mA輸出接口110、RS232和RS485通訊接口111。
當介質(zhì)在測量管104中流動時，會對靶板103產(chǎn)生一個作用力F，其大小與介質(zhì)流速的平方成正比，數(shù)學表達式如下F＝CDAP*U2/2 (1)其中，F(xiàn)為靶板受到的作用力，CD為物體阻力系數(shù)，A為靶板對測量管的軸向投影面積，P為當前工況下的介質(zhì)密度。
靶板103受力后，經(jīng)與電容力傳感器剛性連接的靶桿，使電容力傳感器的電容值發(fā)生變化，其公式如下式ΔC＝KF (2)其中，K為比例常數(shù)，ΔC為電容力傳感器的電容值變化量，該電容變化量經(jīng)電容-電壓轉(zhuǎn)換、模-數(shù)轉(zhuǎn)換、以及計算處理之后，可得到相應的流量大小。
如圖2所示為本實用新型一個優(yōu)選實施例中電容力傳感器的剖視結(jié)示意圖，從圖中可以看出，其中包括第一端固定不動而第二端與靶桿連接的彈性管201，裝在彈性管內(nèi)且固定不動的定電極202，以及，裝在彈性管內(nèi)且可隨彈性管擺動的動電極203；其中，定電極和動電極相互面對，并分別通過相應的導線與前述轉(zhuǎn)換電路連接。
從圖2中可以看出，在彈性管201與靶桿102的連接處設有一個空腔206；定電極202的一端裝在彈性管的上端(第一端)，另一端伸出到空腔206內(nèi)；在空腔的左右側(cè)壁各裝有一個與定電極202面對的絕緣材料205，動電極203就裝在絕緣材料205上。
從圖4、圖5和圖6中可以看出，彈性管201的截面形狀可為矩形、圓形、或者扁圓形，也就是說，彈性管201可以是矩形管、圓形管、或者扁圓形管，當然，還可以是其他適當?shù)男螤睢?br> 當介質(zhì)流過測量管104時，靶板103會受到箭頭所示方向的作用力，從而會帶動靶桿102向右擺動；由于彈性管201是彈性材料制成，所以其下端會隨靶桿向右擺動，進而帶動左右兩個動電極向右擺動，此時定電極與動電極之間的電容值會發(fā)生變化；然后，由電容-電壓轉(zhuǎn)換電路106將電容變化轉(zhuǎn)換為電壓變化，再由模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路107將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入到微處理器105，微處理器進行相應的計算處理之后，可得到相應的瞬時流量和累計流量。其中的電容-電壓轉(zhuǎn)換電路、模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路、以及相應的處理顯示電路都已有成熟的現(xiàn)有技術，此處不再贅述。
如圖3所示為本實用新型另一個優(yōu)選實施例中電容力傳感器的剖視結(jié)示意圖，從圖中可以看出，其中也包括彈性管301、定電極302、動電極303、靶桿102、以及絕緣材料305。但是，本實施例中，絕緣材料305在彈性管301內(nèi)由第一端向第二端(下端)伸出，并且是固定不動的，定電極302就裝在絕緣材料上，而動電極303則裝在彈性管的內(nèi)壁。本實施例中，彈性管和絕緣材料伸出端的截面形狀相同，具體可為圖4、圖5和圖6中所示的矩形、圓形、或者扁圓形，當然還可以是其他適當?shù)男螤睢?br> 同樣道理，當介質(zhì)流過測量管104時，靶桿102會帶動彈性管201右擺動，進而帶動其內(nèi)壁上的動電極向右擺動，此時定電極與動電極之間的電容值會發(fā)生變化，經(jīng)轉(zhuǎn)換及計算處理之后，即可得到相應的瞬時流量和累計流量。
由于采取了上述結(jié)構(gòu)，本實用新型的電容靶式流量計具有以下優(yōu)點●適用于各種管徑，從Φ15-Φ1500mm，甚至更大；●適用于高低溫介質(zhì)，從-40℃-+400℃；●適用于高壓力工況，從0-42Mpa(表壓)；●能準確測量各種常溫、高溫、低溫工況下的液體、粘稠介質(zhì)等各種氣體介質(zhì)的流量；●靈敏度高，能測量超小流量，其可測量低流速為0.08m/s；
●無可動部件，使用安全可靠；●測量范圍寬，最大測量范圍可達1∶20；●重復性好，一般為0.05-0.08％，測量快速；●壓力損失小，僅為標準孔板的1/2ΔP；●抗干擾、抗雜質(zhì)能力強；●能在線直接讀取，也可遠程發(fā)送測量結(jié)果；●安裝簡單方便，容易維護。
權利要求1.一種電容靶式流量計，包括一個測量管，在所述測量管中裝有依次連接的靶板、靶桿和力傳感器；還包括與所述力傳感器連接的轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述力傳感器是一個電容力傳感器。
2.根據(jù)權利要求1所述的電容靶式流量計，其特征在于，電容力傳感器中包括第一端固定不動、第二端與所述靶桿連接的彈性管，裝在所述彈性管內(nèi)且固定不動的定電極，以及，裝在所述彈性管內(nèi)且可隨所述彈性管彈性位移的動電極；所述定電極和動電極相互面對，并分別通過相應的導線與所述轉(zhuǎn)換電路連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的電容靶式流量計，其特征在于，在所述彈性管與靶桿的連接處設有一個空腔；所述定電極的一端裝在所述彈性管的第一端，另一端伸出到所述空腔內(nèi)；在所述空腔的側(cè)壁裝有至少一個與所述定電極面對的絕緣材料，所述動電極裝在所述絕緣材料上。
4.根據(jù)權利要求3所述的電容靶式流量計，其特征在于，所述彈性管的截面形狀可為矩形、圓形、或者扁圓形。
5.根據(jù)權利要求2所述的電容靶式流量計，其特征在于，在所述彈性管內(nèi)設有由其第一端向第二端伸出的固定不動的絕緣材料，所述定電極裝在所述絕緣材料上，所述動電極裝在所述彈性管的內(nèi)壁。
6.根據(jù)權利要求5所述的電容靶式流量計，其特征在于，所述彈性管和絕緣材料伸出端的截面形狀相同，可為矩形、圓形、或者扁圓形。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的電容靶式流量計，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換電路中包括與所述電容力傳感器連接的電容-電壓轉(zhuǎn)換電路、以及與所述電容-電壓轉(zhuǎn)換電路連接的模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
8.根據(jù)權利要求7所述的電容靶式流量計，其特征在于，其中還包括與所述轉(zhuǎn)換電路連接的處理顯示電路；所述處理顯示電路中包括微處理器、顯示器和輸出接口；所述微處理器的輸入端與所述模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接，所述顯示器和輸出接口與所述微處理器的相應輸出端連接。
9.根據(jù)權利要求8所述的電容靶式流量計，其特征在于，所述輸出接口可以是脈沖輸出接口、4-20mA輸出接口、RS232輸出接口、RS485輸出接口這幾個中的任一個或任多個。
專利摘要本實用新型涉及一種電容靶式流量計，為解決現(xiàn)有靶式流量計的精確度及長期穩(wěn)定性仍然不夠理想的問題，本實用新型的電容靶式流量計包括一個測量管，在所述測量管中裝有依次連接的靶板、靶桿和力傳感器；還包括與力傳感器連接的轉(zhuǎn)換電路；其中，所述力傳感器是一個電容力傳感器，其中包括第一端固定不動且第二端與靶桿連接的彈性管，裝在彈性管內(nèi)且固定不動的定電極，以及裝在彈性管內(nèi)且可隨彈性管擺動的動電極；定電極和動電極相互面對并分別通過導線與轉(zhuǎn)換電路連接，動電極可隨彈性管擺動從而改變定電極與動電極之間的電容，進而轉(zhuǎn)換出相應的流量大小。本實用新型的流量計既具有無可動部件的特點，并具有良好的測量準確度及長期穩(wěn)定性。
文檔編號G01F1/20GK2735309SQ200420094299
公開日2005年10月19日 申請日期2004年10月26日 優(yōu)先權日2004年10月26日
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