專利名稱：熱式質(zhì)量流量計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及管道中氣體流量計量儀器，具體涉及一種熱式質(zhì)量流
背景技術：
流量計傳感器計量的原理是在管壁外設置熱源，利用氣體流動的 傳熱傳質(zhì)關系，測量熱源上被氣體分子帶走的熱量，從而得到對應流
過的氣體分子質(zhì)量。所用傳感器為MEMS芯片，它是在微米級硅芯 片上集成了機械和電子的傳感和控制功能。
現(xiàn)有流量計傳感器計量方法采用的傳感器只用了單個MEMS 芯片，基本結構如圖1所示，有一個加熱元件Rr和一個測溫元件Rh， 這兩個元件都是由熱敏電阻組成；在實際使用中由外部電路(電阻 Rl、 R2和比較器A)組成恒溫差電路，保證加熱元件Rr和測溫元件 Rh上的溫度差值恒定，然后測量加熱元件上的功率耗散，即單位時 間內(nèi)氣體帶走的熱量，來測量流過的氣體質(zhì)量，其簡化電路圖如圖2 所示。在測量的時候氣體的氣質(zhì)，溫度，壓力等各種因素會對氣體的 傳熱系數(shù)產(chǎn)生影響，從而影響同流量下加熱元件上功率的耗散，即零 點發(fā)生漂移，造成了計量的不準確性，因此需要對不同氣質(zhì)，溫度， 壓力進行大量補償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述背景技術存在的不足，提供一種熱式質(zhì)量流量計，使其能實時測量功率零點，有效排除零點對測量引起的誤 差，從而提高流量計的精度。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案熱式質(zhì)量流量計， 包括測量管、傳感器安裝桿和傳感器，所述傳感器由一個加熱元件和 一個測溫元件組成，與外部恒溫差電路相連，其特征是所述傳感器安 裝桿固定在測量管的側壁上，其下端深入到測量管內(nèi)，在傳感器安裝 桿下端面朝被測量氣體流動方向設置一個測量用傳感器，在傳感器安 裝桿中設有一個空腔，在該空腔側壁上設有一個與測量管內(nèi)相連通的 導氣孔，該空腔內(nèi)安裝一個參考用傳感器，測量用傳感器和參考用傳 感器通過開關與一個外部恒溫差電路相連。
在上述方案中，所述測量管最好為文丘里測量管，所述傳感器安 裝桿下端深入到文丘里測量管喉部，所述導氣孔與文丘里測量管的喉 部相聯(lián)通。
在上述方案中，所述傳感器為MEMS芯片。
在上述方案中，所述導氣孔最好位于傳感器安裝桿的背氣方向。 在上述方案中，所述開關優(yōu)選模擬開關。
本發(fā)明選用兩個性能相近的MEMS芯片a、 b， 一個作為測量使
用，測量方法與上述背景技術相同，另一個作為參考零點使用。如圖 3所示，實際測量的時候，先把外部恒溫差電路切換到芯片b，使參 考芯片b工作，測量空腔里面氣體的功率耗散P0，作為此時外部氣 體測量的功率零點，然后把恒溫差電路切換到芯片a，使芯片a開始 工作，它測量的功率值P1與功率零點P0的差值A-P1-P0，即為氣體帶走的功率(能量)值。在此過程中，兩個芯片共用一個外部恒溫差 電路，排除了外部電路不一致對測量造成的可能影響，同時整個零點 測量的過程只有幾秒鐘，這段時間內(nèi)的流量會按照零點測量前的流速 來計算，不會對整個計量結果造成影響；最后可以由二次儀表的軟件 來設定測量零點的間隔時間，根據(jù)實際情況來設定時間。
本發(fā)明結構簡單，使用方便，能有效排除零點對測量引起的誤差， 從而提高流量計的測量精度，特別適合于管道天然氣流量的測量。


圖1傳感器芯片結構圖
圖2恒溫差簡化電路圖
圖3雙芯片工作電路示意圖
圖4傳感器安裝桿主視圖。
圖5是圖4的剖視圖。
圖6是圖4的右視圖。
圖7是本發(fā)明結構示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明包括文丘里測量管l、傳感器安裝桿2和傳感器a、 b，所 述傳感器由一個加熱元件Rr和一個測溫元件Rh組成MEMS芯片(見 圖1 )。所述傳感器a、 b安裝在傳感器PCB板4上，所述傳感器PCB 板4設置在傳感器安裝桿2內(nèi)，傳感器安裝桿2固定在文丘里測量管 l的側壁上，其下端深入到文丘里測量管的喉部，測量用傳感器a位 于傳感器安裝桿下端面朝被測量氣體流動方向，在傳感器安裝桿2中設有一個空腔，在該空腔側壁上設有一個與文丘里測量管1的喉部相
連通的導氣孔5，導氣孔位于傳感器安裝桿的背氣方向。參考用傳感 器b安裝在該空腔內(nèi)，測量用傳感器a和參考用傳感器b通過開關k 與同一個外部恒溫差電路相連。外部恒溫差電路由電阻R1、 R2和比 較器A組成。
測量用傳感器a做測量，參考用傳感器b做參考，2個傳感器a、 b的加熱元件Rrl、 Rr2電阻值相近，溫度變化系數(shù)(歐姆/攝示度) 相同，測溫元件Rhl、 Rh2電阻值相近，溫度變化系數(shù)相同；測量用 傳感器a位于文丘里測量管l中心位置，表面與氣體方向平行，參考 用傳感器b處在一個空腔中，只有一個導氣孔5與被測量氣體相連通， 進行氣體熱交換，由于導氣孔5在傳感器安裝桿的背氣方向，當氣體 流動的時候，由于傳感器安裝桿的阻擋作用，導氣孔5位置的流速為 0，空腔內(nèi)外的壓力相同，不存在氣流，只有內(nèi)外氣體熱交換，使得 空腔內(nèi)外的溫度趨于一致，從而任何情況下都能真實反應被測量氣體 的靜態(tài)狀況。
測量得到的功率信號A-P1-P0在二次儀表3中轉換成氣體質(zhì) 量，以及天然氣標況體積流量。
本發(fā)明所述的測量管還可以采用圓管、方管等其他異型管，安 裝在被測量氣體的管道中。
權利要求
1、熱式質(zhì)量流量計，包括測量管、傳感器安裝桿和傳感器，所述傳感器由一個加熱元件和一個測溫元件組成，與外部恒溫差電路相連，其特征是所述傳感器安裝桿固定在測量管的側壁上，其下端深入到測量管內(nèi)，在傳感器安裝桿下端面朝被測量氣體流動方向設置一個測量用傳感器，在傳感器安裝桿中設有一個空腔，在該空腔側壁上設有一個與測量管相連通的導氣孔，該空腔內(nèi)安裝一個參考用傳感器，測量用傳感器和參考用傳感器通過開關與一個外部恒溫差電路相連。
2、 根據(jù)權利要求1所述的熱式質(zhì)量流量計，其特征是所述測量 管為文丘里測量管，所述傳感器安裝桿下端深入到文丘里測量管喉 部，所述導氣孔與文丘里測量管的喉部相聯(lián)通。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的熱式質(zhì)量流量計，其特征是所述 傳感器為MEMS芯片。
4、 根據(jù)權利要求1或2所述的熱式質(zhì)量流量計，其特征是所述 導氣孔位于傳感器安裝桿的背氣方向。
5、 根據(jù)權利要求1或2所述的熱式質(zhì)量流量計，其特征是所述 開關為模擬開關。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱式質(zhì)量流量計，包括測量管、傳感器安裝桿和傳感器，所述傳感器由一個加熱元件和一個測溫元件組成，與外部恒溫差電路相連，其特征是所述傳感器安裝桿固定在測量管的側壁上，其下端深入到測量管內(nèi)，在傳感器安裝桿下端面朝被測量氣體流動方向設置一個測量用傳感器，在傳感器安裝桿中設有一個空腔，在該空腔側壁上設有一個與測量管內(nèi)相連通的導氣孔，該空腔內(nèi)安裝一個參考用傳感器，測量用傳感器和參考用傳感器通過開關與一個外部恒溫差電路相連。本發(fā)明結構簡單，使用方便，能有效排除零點對測量引起的誤差，從而提高流量計的測量精度，特別適合于管道天然氣流量的測量。
文檔編號G01F1/86GK101403630SQ20081019736
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月23日 優(yōu)先權日2008年10月23日
發(fā)明者張金龍, 昆 李, 俊 江 申請人:武漢恒翔微機電有限公司