專利名稱:一種新型質(zhì)量流量檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種液體質(zhì)量流量的檢測裝置,特別是用于檢查燃油質(zhì)量流量計和燃油質(zhì)量流量指示器的檢測。
背景技術(shù):
質(zhì)量流量是監(jiān)控發(fā)動機工作狀態(tài)最為準確的指標。隨著近年來傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展,采用彈性元件感受液體質(zhì)量動能的渦輪質(zhì)量流量計不斷地運用到了飛機燃油測量管理系統(tǒng)中。目前,飛機燃油測量管理系統(tǒng)中使用的渦輪質(zhì)量流量計是一種沒有電磁繼電器、減速器齒輪傳動等機構(gòu),依靠彈性元件感受液體質(zhì)量動能的裝置。由于渦輪質(zhì)量流量計直接感受液體的質(zhì)量,不受液體溫度及液體種類的影響。所以與體積式流量計相比,具有體積 小、重量輕;測量精度高(在主流量下,測量精度在1%左右)、適用性廣等優(yōu)點。這使得采用彈性元件感受液體質(zhì)量動能的渦輪質(zhì)量流量計取代體積式流量計,在航空燃油耗量測量領(lǐng)域中的運用成為必然趨勢。雖然渦輪質(zhì)量流量計對液體質(zhì)量測量具有諸多優(yōu)點,但也存在不足。比如對于小流量測量,其常溫測量誤差一般都在10 %以上,精度較低。另外彈性元件感受液體質(zhì)量動能的渦輪質(zhì)量流量計,受到彈性元件自身性能和加工工藝的限制,要想提高其測量精度是非常困難的。因此不適于做質(zhì)量流量的檢測裝置。而科氏質(zhì)量流量計的輸入輸出兩端液體壓差過大、抗振動性能差、安裝尺寸龐大等,不適用于在外場小型設備上適用,且測量精度不能滿足計量要求。對于質(zhì)量流量的檢測,專業(yè)生產(chǎn)廠是采用高精度流量臺進行檢測。現(xiàn)有高精度流量臺的工作原理大致可分為稱重計時方式和動能活塞方式兩種。稱重計時方式的高精度流量臺,一般需要配備高位油箱、儲油箱以及制熱、制冷等附加系統(tǒng);動能活塞方式的高精度流量臺,采用液體壓力推動活塞的工作原理,其測量精度受活塞運動機構(gòu)的影響,且對于不同流量需要更換不同的活塞,管路系統(tǒng)比較復雜。不適用于外場條件下使用。綜上所述,由于高精度流量臺體積龐大、造價昂貴,對使用環(huán)境要求苛刻(需要制熱、制冷等附加系統(tǒng)的支持),且對使用和維護的要求非常高,因此只適用于內(nèi)場檢測。因此,外場迫切需要具有體積小、對使用環(huán)境要求寬松(不需要制熱、制冷等附加設備的支持),且造價低、使用和維護要求不高,檢測精度滿足質(zhì)量流量計檢測需要等優(yōu)點的質(zhì)量流量檢測裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種操作簡便、體積小、造價低、可靠性高、不需要制熱、制冷等附加設備支持,且使用和維護要求不高的新型質(zhì)量流量檢測裝置。該裝置是一種基于計算機技術(shù),采用“流量體積+溫度、密度測量”檢測流動液體質(zhì)量的檢測裝置。本實用新型所提供的一種新型質(zhì)量流量檢測裝置,包括,油路系統(tǒng)和測量系統(tǒng),其特征在于,所述的油路系統(tǒng)是由油箱1,流量調(diào)節(jié)閥2,燃油管路4,壓力表5,標準體積流量計6,溫度密度測量部件7,被測流量計8,被測流量計安裝接口 9,過濾器10,電動泵11等由燃油管路4依次連接構(gòu)成的一個閉環(huán)回路系統(tǒng),該閉環(huán)回路系統(tǒng)通過感受燃油管路4液體質(zhì)量流量信號的被測流量計8、分別感受燃油管路4液體密度與體積流量參數(shù)的溫度密度測量部件7和標準體積流量計6相連測量系統(tǒng),測量系統(tǒng)通過計算機分別計算出該時刻燃油管路4中液體的質(zhì)量瞬時流量,將后一數(shù)據(jù)作為標準數(shù)據(jù),采用比較方式檢測被測流量計8的測量誤差。本實用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果本實用新型基于計算機檢測技術(shù),采用“流量體積+溫度、密度測量”的檢測方法檢測液體質(zhì)量流量的檢測裝置。具有數(shù)字化程度高、指定流量點測量精度高、可靠性高、抗干擾能力強、體積小、操作簡便、便于使用和維護,不需要制熱、制冷等附加設備的支持,對使用環(huán)境要求寬松的特點。適于外場環(huán)境條件下使用。具備流量發(fā)生和流量質(zhì)量瞬時流量、質(zhì)量總流量、體積瞬時流量和體積總流量自檢測功能,采用比較方式對被測流量計測量誤差的檢測功能、以及對被測流量計的氣密性檢查功能?!?br>
下面結(jié)合實施例和附圖進一步說明本實用新型,但并不因此將本實用新型限制在所述的實施例范圍之中。圖I是本實用新型一新型質(zhì)量流量檢測裝置油路系統(tǒng)的原理框圖。圖2是本實用新型一新型質(zhì)量流量檢測裝置油路系統(tǒng)的構(gòu)造示意圖。圖3是本實用新型一新型質(zhì)量流量檢測裝置測量系統(tǒng)原理框圖。圖4是質(zhì)量流量計的信號特性示意圖。圖中1.油箱,2.流量調(diào)節(jié)閥,3.手壓加油泵,4.燃油管路,5.壓力表,6.標準體積流量計,7.溫度密度測量部件,8.被測流量計,9.被測流量計安裝接口,10.過濾器,
11.電動泵,12.手輪,14.排氣閥,15.鎖緊螺母,16.接頭VI,17.注油口,18.接頭IV,19.觀察管,20.接頭I,21.堵頭II,22.接頭III,23.堵頭V,24.油盤。(在本文沒有特別說明的情況下,被測流量計特指渦輪質(zhì)量流量計)
具體實施方式
本實施例中,標準體積流量計6選用渦輪體積流量計;溫度密度測量部件7選用阻抗式溫度傳感器。渦輪體積流量計和阻抗式溫度傳感器,具有測量線性度高、重復性好、測量范圍寬、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點。參閱圖1,本實用新型提出的一種新型質(zhì)量流量檢測裝置,由測量系統(tǒng)和油路系統(tǒng)兩部分組成。測量系統(tǒng)組成及功能詳見圖3。油路系統(tǒng)是由油箱1,流量調(diào)節(jié)閥2,燃油管路4,壓力表5,標準體積流量計6,溫度密度測量部件7,被測流量計8,被測流量計安裝接口 9,過濾器10,電動泵11等由燃油管路4依次連接構(gòu)成的一個閉環(huán)回路系統(tǒng)。被測流量計安裝接口 9設有壓接手柄,便于被測流量計8的安裝。在流量試驗時,將被測流量計8與被測流量計安裝接口 9相連的部件更換為接頭構(gòu)成通路。[0021]此外油路系統(tǒng)還包含一個手壓加油泵3、油箱I、燃油管路4、壓力表5、流量調(diào)節(jié)閥
2、被測流量計8和被測流量計安裝接口 9組成一個供被測流量計8氣密性檢查使用的單向油路。在氣密性試驗時,將被測流量計8與被測流量計安裝接口 9相連的部件更換為堵頭構(gòu)成密閉管路。安裝在流量調(diào)節(jié)閥2靠近被測流量計8與燃油管路4連接的壓力表5監(jiān)控管路壓力。圖2所示部件都安裝在油盤24中。注油口 17位于油盤的中部,被測流量計8輸出端的下方,通過濾網(wǎng)與油箱I連通。連接在油箱I輸入端的流量調(diào)節(jié)閥2,通過手輪12調(diào)節(jié)開關(guān)調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥2的閉合狀態(tài),調(diào)節(jié)燃油管路4液體流量大小。流量調(diào)節(jié)閥2與被測流量計8連接的一端有一個空穴,空穴的頂部設有排氣閥14 ;空穴的右邊設有通過管路連通的壓力表5。空穴的底部通過管路與手壓泵3的輸出端相連。排氣閥14和手壓泵3,供氣密性試驗時使用。被測流量計8的輸出端,通過流量調(diào)節(jié)閥2末端上的螺母15和接頭 VI16與流量調(diào)節(jié)閥2相連;被測流量計8的輸入端,通過接頭IV 18與被測流量計安裝接口9相連,在被測流量計安裝接口 9另一端的燃油管路4上連接有觀察管19。接頭I 20、接頭III 22、接頭IV 18用于流量試驗,供不同的被試流量計與被測流量計安裝接口 9相連時選用;堵頭II 21、堵頭V 23用于氣密性試驗,供據(jù)不同的被試流量計與被測流量計安裝接口 9相連時選用。標準體積流量計6、溫度密度測量部件7、油箱I、過濾器10、電動泵11均安裝在油盤24的下方。標準體積流量計6和溫度密度測量部件7,是實時監(jiān)測燃油管路4中液體體積流量與液體密度的感應器件。過濾器10起過濾雜物、穩(wěn)定流量的作用。電動泵11的泵體安裝在油箱I內(nèi),電動泵11的輸出端與燃油管路4相連。電動泵11的運轉(zhuǎn),受測量系統(tǒng)面板上的功能鍵控制。在電動泵11的作用下,燃油經(jīng)過過濾器10在燃油管路中循環(huán)。參閱圖3,所述的測量系統(tǒng)是一種基于計算機檢測技術(shù),采用流量體積、溫度、密度多參數(shù)計算液體質(zhì)量流量的系統(tǒng),包括,帶電連接信號接口電路的測量控制電路和帶有顯示界面及其功能鍵的機箱。測量系統(tǒng)信號接口電路,由二路體積流量信號處理電路、一路溫度密度信號處理電路、一路脈沖信號發(fā)生電路、一路質(zhì)量流量計信號處理電路、一路質(zhì)量流量計模擬信號發(fā)生電路組成。體積流量信號處理電路,將燃油管路4中標準體積流量計6和被測渦輪體積流量計產(chǎn)生的流量信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號。主控電路采樣該信號,計算該時刻各自感受到的液體流量。溫度密度信號處理電路,將燃油管路4中溫度密度測量部件7中對液體溫度的變化轉(zhuǎn)換為電壓變化信號。從控電路采樣該電壓信號,計算出該時液體的密度。脈沖信號發(fā)生電路,受主控電路的控制產(chǎn)生規(guī)定的用于檢測被測脈沖式指示器的脈沖信號。質(zhì)量流量計信號處理電路,將燃油管路4中被測流量計8感受到的質(zhì)量瞬時流量信號轉(zhuǎn)換成帶相位差的兩路正弦信號。供主控電路采樣該信號,并計算該時刻被測質(zhì)量流量計8感受的液體質(zhì)量流量。質(zhì)量流量計模擬信號發(fā)生電路,受從控電路的控制產(chǎn)生規(guī)定的帶相位差的兩路正弦信號,用于檢測被測質(zhì)量流量計指示器。測量控制電路由主、從控電路組成,主、從控電路之間通過雙口 RAM進行數(shù)據(jù)交換。主控電路控制一路脈沖信號發(fā)生,二路體積流量信號和一路質(zhì)量流量信號的計算,以及實現(xiàn)人機交互功能;從控電路控制質(zhì)量流量計模擬信號的發(fā)生、溫度密度信號處理以及液體溫度與密度的換算。主、從控電路的控制芯片均可以采用AVR單片機ATMEGA128L來實現(xiàn)控制。雙口 RAM可以采用IDT7132SA芯片。主控電路采樣體積流量信號處理電路輸出的反映液體體積流量的脈沖信號,計算出該時刻液體的體積流量,并根據(jù)“體積流量X密度=質(zhì)量流量”的關(guān)系計算出該時刻液體的質(zhì)量流量。該數(shù)據(jù)作為檢測被測流量計8的標準流量數(shù)據(jù)。密度參數(shù)來自從控電路。從控電路采樣溫度密度信號處理電路輸出的反映液體溫度變化的電壓信號,查溫度密度對照表溫度密度對照表可以是通過燃油溫度試驗,所建立的油溫溫度與密度對應關(guān)系,計算出該時刻燃油管路4中液體的密度。
主控電路計算標準流量數(shù)據(jù)的同時,采樣質(zhì)量流量計信號處理電路輸出反映被測流量計8所感受的質(zhì)量流量信號,計算出被測流量計8在同一時刻感受的液體質(zhì)量流量。采用與標準流量數(shù)據(jù)比較的方法,完成對被測流量計8測量誤差的檢測。質(zhì)量流量檢測原理測量系統(tǒng)采樣標準體積流量計6和溫度密度測量部件7的感受信號,并計算出該時液體體積流量和液體的密度參數(shù)。根據(jù)體積流量與該時刻密度的乘積就是質(zhì)量流量的關(guān)系,計算出該時刻管路中液體的質(zhì)量瞬時流量。相關(guān)計算公式參見公式(I)、(2)、(3)、(4)、
(5)、(6),體積瞬時流量的計算公式為(單位升/小時)V 瞬時流量=η X 3600/Κ......(I)體積總流量的計算公式為(單位升)V總流量=Σ (rij/K) (i=0, I, 2...)......(2)或V總流量=N/K……(3)質(zhì)量瞬時流量的計算公式為(單位公斤/小時):rn 瞬時流量=P XnX 3600/K......(4)質(zhì)量總流量的計算公式為(單位公斤)M總流量=P X Σ (VK) (i=0, I, 2...)……(5)或M總流量=P ' XN/K P ' = (P 0+ρ )/2( =1, 2…) ......(6)公式中P、P 0、P i、P '—液體密度K一標準體積流量計儀表常數(shù),每個脈沖代表的燃油體積,單位升/個Vwwe—體積瞬時流量,單位時間流經(jīng)傳感器中的燃油體積流量,單位升/小時V,—體積總流量,流經(jīng)傳感器中的燃油體積流量,單位升一質(zhì)量瞬時流量,單位時間流經(jīng)傳感器中的燃油質(zhì)量,單位公斤/小時—總流量,流經(jīng)傳感器中的燃油質(zhì)量,單位公斤[0058]η—單位時間脈沖個數(shù),與液體體積瞬時流量成正比。單位個/秒N—脈沖總數(shù),與液體體積總流量成正比。單位個質(zhì)量瞬時流量檢測步驟I)主控電路根據(jù)功能鍵發(fā)出的指令,啟動質(zhì)量瞬時流量檢測程序。通過雙口 RAM告訴從控電路,進入質(zhì)量流量檢測程序。主控電路采樣體積流量處理電路輸出的反映液體流量的脈沖信號,計算脈沖寬度得到該流量下標準體積流量計6單位時間輸出的脈沖個數(shù)η。根據(jù)公式(I)計算得出液體體積瞬時流量V儀表常數(shù)K,通過功能鍵輸入。2)從控電路進入質(zhì)量流量檢測程序后,循環(huán)采樣溫度密度信號處理電路輸出的反映液體溫度的電壓信號;根據(jù)采樣值查溫度密度對照表(溫度密度對照表是通過燃油溫度試驗,所建立的油溫溫度與密度對應關(guān)系),計算出該時刻液體的密度P,并將該密度值存于雙口 RAM的指定單元。3)主電路在計算出液體體積瞬時流量后,在雙口 RAM的指定單元讀取該時·刻液體的密度值。根據(jù)公式(4)計算出液體質(zhì)量瞬時流量,作為標準流量數(shù)據(jù),用于被測流量計8質(zhì)量瞬時流量測量誤差的檢查。質(zhì)量總流量檢測步驟I)主控電路根據(jù)功能鍵發(fā)出的指令,啟動質(zhì)量總流量檢測程序。通過雙口 RAM告訴從控電路,進入質(zhì)量流量檢測程序。主控電路采樣體積流量處理電路輸出的反映液體流量的脈沖信號,累計脈沖個數(shù)。根據(jù)公式(2)計算得出液體體積總流量V,6 Λ。儀表常數(shù)K,通過功能鍵輸入。2)從控電路進入質(zhì)量流量檢測程序后,循環(huán)采樣溫度密度信號處理電路輸出的反映液體溫度的電壓信號;根據(jù)采樣值查溫度密度對照表(溫度密度對照表是通過燃油溫度試驗,所建立的油溫溫度與密度對應關(guān)系),計算出該時刻液體的密度P,并將該密度值存于雙口 RAM的指定單元。3)主電路在累計第一個脈沖的同時,在雙口 RAM的指定單元讀取該時刻液體的密度值作為并保存。從累計第二個脈沖開始,每讀取一次最新時刻液體的密度,都與P ^進行平均得到最新的P '。根據(jù)公式(6)計算出當前時刻的質(zhì)量總流量,作為標準流量數(shù)據(jù),用于被測流量計8質(zhì)量總流量測量誤差的檢查。被測流量計8質(zhì)量瞬時流量測量誤差檢查方法質(zhì)量流量計信號處理電路將被測流量計8的鼓輪和葉輪正弦信號轉(zhuǎn)換為帶相位差的兩路正弦信號。主控電路采樣該信號,根據(jù)相位差與質(zhì)量流量的關(guān)系,計算出被測流量計8感受的液體質(zhì)量瞬時流量。與同步測量的標準流量數(shù)據(jù)進行比較,完成被測流量計8質(zhì)量瞬時流量測量誤差的檢查。被測流量計8質(zhì)量總流量測量誤差檢查方法被測流量計8質(zhì)量總流量測量誤差檢查,需要與被測流量計8其配套的指示器的配合。將被測流量計8的輸出信號接入與其配套的指示器。被測流量計8感受的質(zhì)量總流量數(shù)據(jù)顯示在指示器中。將指示器中顯示的質(zhì)量總流量數(shù)據(jù)與同步測量的標準流量數(shù)據(jù)進行比較,完成被測流量計8質(zhì)量總流量測量誤差的檢查。被測渦輪體積流量計體積流量測量誤差檢查方法與被測流量計8質(zhì)量瞬時流量/質(zhì)量總流量測量誤差檢查方法類似。但不需要液體的密度參數(shù),主控電路同時測量兩路體積流量處理電路輸出反映各自感受液體體積流量的脈沖信號并比較兩者差異的大小,完成被測渦輪體積流量計體積流量測量誤差的檢查。脈沖式指示器累計測量誤差檢查的方法脈沖式指示器是記錄脈沖總數(shù)的一種裝置。其誤差檢查方法是由主控電路向脈沖信號發(fā)生電路發(fā)出脈沖信號,供被測脈沖式指示器計數(shù)。同時主控電路回采自己所發(fā)出的脈沖個數(shù),作為檢查被測脈沖式指示器測量誤差的標準,完成脈沖式指示器累計測量誤差的檢查。被測質(zhì)量流量計指示器質(zhì)量瞬時測量誤差檢查方法主控電路通過雙口 RAM向從控電路發(fā)出需要模擬的質(zhì)量瞬時流量信息(周期固定,脈沖寬度為At (單位μ秒)的脈沖信號,如圖4。從控電路控制質(zhì)量流量計模擬信號發(fā)生電路,發(fā)出向位差為At的兩路正弦波信號 如圖4。主控電路同時回采由質(zhì)量流量計模擬信號發(fā)生電路所發(fā)出的信號。根據(jù)相位差與質(zhì)量流量的關(guān)系,計算出質(zhì)量瞬時流量作為檢查被測質(zhì)量流量計指示器質(zhì)量瞬時測量誤差的標準,完成被測質(zhì)量流量計指示器質(zhì)量瞬時測量誤差的檢查。
權(quán)利要求1.一種新型質(zhì)量流量檢測裝置,包括,油路系統(tǒng)和測量系統(tǒng),其特征在于,所述的油路系統(tǒng)是由油箱(I),流量調(diào)節(jié)閥(2),燃油管路(4),壓力表(5),標準體積流量計(6),溫度密度測量部件(7),被測流量計(8),被測流量計安裝接口(9),過濾器(10),電動泵(11)等由燃油管路(4)依次連接構(gòu)成的一個閉環(huán)回路系統(tǒng),該閉環(huán)回路系統(tǒng)通過感受燃油管路(4)液體質(zhì)量流量信號的被測流量計(8)、分別感受燃油管路(4)液體密度與體積流量參數(shù)的溫度密度測量部件(7)和標準體積流量計(6)相連測量系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求I所述的新型質(zhì)量流量檢測裝置,其特征在于,所述油路系統(tǒng)還包含一個手壓加油泵(3)、油箱(I)、燃油管路(4)、壓力表(5)、流量調(diào)節(jié)閥(2)、被測流量計(8)和被測流量計安裝接口(9)組成一個供被測流量計(8)氣密性檢查使用的單向油路。
3.如權(quán)利要求2所述的新型質(zhì)量流量檢測裝置,其特征在于,連接在油箱(I)輸入端的流量調(diào)節(jié)閥(2),通過手輪(12)調(diào)節(jié)開關(guān)調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥(2)的閉合狀態(tài),調(diào)節(jié)燃油管路(4)中液體流量的大小。
4.如權(quán)利要求I或2所述的新型質(zhì)量流量檢測裝置,其特征在于,流量調(diào)節(jié)閥(2)與被測流量計(8)連接的一端有一個空穴,空穴的頂部設有排氣閥(14),右邊設有通過管路連通的壓力表(5),空穴底部通過管路與手壓泵(3)的輸出端相連。
5.如權(quán)利要求I所述的新型質(zhì)量流量檢測裝置,其特征在于,所述被測流量計(8)的輸入端,通過接頭IV (18)與被測流量計安裝接口(9)相連,在被測流量計安裝接口(9)另一端的燃油管路(4)上連接有觀察管(19)。
6.如權(quán)利要求I所述的新型質(zhì)量流量檢測裝置,其特征在于,所述的測量系統(tǒng)是一種基于計算機技術(shù),采用流量體積、溫度、密度多參數(shù)計算液體質(zhì)量流量的系統(tǒng),包括帶電連接的信號接口電路、測量控制電路和帶有顯示界面及功能鍵的機箱。
7.如權(quán)利要求6所述的新型質(zhì)量流量檢測裝置,其特征在于,測量系統(tǒng)帶電連接的信號接口電路,由二路體積流量信號處理電路、一路溫度密度信號處理電路、一路脈沖信號發(fā)生電路、一路質(zhì)量流量計信號處理電路、一路質(zhì)量流量計模擬信號發(fā)生電路組成。
8.如權(quán)利要求6所述的新型質(zhì)量流量檢測裝置,其特征在于,所述測量控制電路由主、從控電路組成,主、從控電路之間通過雙口 RAM進行數(shù)據(jù)交換,主控電路控制一路脈沖信號發(fā)生,二路體積流量信號和一路質(zhì)量流量信號的計算,以及人機交互功能的實現(xiàn);從控電路控制一路質(zhì)量流量計模擬信號的發(fā)生、一路溫度密度信號處理以及液體溫度與密度的換算。
9.如權(quán)利要求6所述的新型質(zhì)量流量檢測裝置,其特征在于,信號接口電路中的質(zhì)量流量計模擬信號發(fā)生電路產(chǎn)生帶相位差的兩路正弦信號,用于檢測質(zhì)量流量計指示器的測量性能。
專利摘要本實用新型公開的一種新型質(zhì)量流量檢測裝置,包括,油路系統(tǒng)和測量系統(tǒng),所述的油路系統(tǒng)是由油箱(1),流量調(diào)節(jié)閥(2),燃油管路(4),壓力表(5),標準體積流量計(6),溫度密度測量部件(7),被測流量計(8),被測流量計安裝接口(9),過濾器(10),電動泵(11)等由燃油管路4依次連接構(gòu)成的一個閉環(huán)回路系統(tǒng),該閉環(huán)回路系統(tǒng)通過感受燃油管路(4)液體質(zhì)量流量信號的被測流量計(8)、分別感受燃油管路(4)液體密度與體積流量參數(shù)的溫度密度測量部件(7)和標準體積流量計(6)相連測量系統(tǒng)。本實用新型指定流量點測量精度高、抗干擾能力強、體積小、操作簡便。
文檔編號G01F25/00GK202599485SQ201120528430
公開日2012年12月12日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者王宏 申請人:成都泛華航空儀表電器有限公司