[實(shí)用新型]基于MEMS異徑管流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測(cè)量裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820015110.5
• 申請(qǐng)日: 2008-08-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201241896Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪朋;顧長(zhǎng)智;張銀東;梅濤;陳海泉;孫玉清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F15B19/00
• 分類(lèi)號(hào): F15B19/00;G01F1/34
• 代理公司: 大連八方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 衛(wèi)茂才

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種液壓系統(tǒng)功率測(cè)量裝置，尤其涉及基于MEMS異徑管流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

目前在管路中對(duì)流體進(jìn)行測(cè)量的方法中，只能進(jìn)行壓力測(cè)量、溫度測(cè)量或流量測(cè)量，流量測(cè)量也只是應(yīng)用容積式、孔板式、電磁式、渦輪式以及超聲式原理的測(cè)量裝置。現(xiàn)有的各種測(cè)量?jī)x器無(wú)法直接在線應(yīng)用于功率測(cè)量，在線功率測(cè)量存在著無(wú)法克服的技術(shù)困難。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于MEMS異徑管流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測(cè)量裝置，即通過(guò)液壓系統(tǒng)管道內(nèi)工作介質(zhì)的流量測(cè)量、壓力場(chǎng)測(cè)量進(jìn)而實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)管道內(nèi)液壓功率的測(cè)量方法。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：基于MEMS異徑管流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測(cè)量裝置，該裝置由測(cè)量管1、異徑管2、支撐架5、信號(hào)采集處理設(shè)備7、壓力傳感器8及流量傳感器部分的MEMS敏感芯體3、信號(hào)線4、流量計(jì)二次儀表6構(gòu)成；異徑管2通過(guò)支撐架5固定在測(cè)量管1內(nèi)部與測(cè)量管1保持同軸，異徑管2開(kāi)口方向與液流方向相反；MEMS敏感芯體3封裝在異徑管2壁上進(jìn)行測(cè)量；MEMS敏感芯體3的兩個(gè)壓力測(cè)量口分別接觸高壓、低壓流體；信號(hào)線4與MEMS敏感芯體3連接后引出測(cè)量管1至流量計(jì)二次儀表6；流量計(jì)二次儀表6和壓力傳感器8與信號(hào)采集處理設(shè)備7連接。所述的MEMS敏感芯體3為硅微壓阻式、壓電式或電容式微型壓力/壓差敏感芯體。

本實(shí)用新型的原理是：根據(jù)伯努利方程可知，流體流過(guò)異徑管2時(shí)在異徑管內(nèi)外兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于流量大小的壓力差信號(hào)，該壓力差信號(hào)被MEMS敏感芯體3測(cè)得并通過(guò)信號(hào)線4引出測(cè)量管1送至流量計(jì)二次儀表6。根據(jù)下面的流量——壓差數(shù)學(xué)關(guān)系模型和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際標(biāo)定，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)測(cè)量。

其流量方程為：

ΔP=∂ρQ22π2r4]]>

式中：ΔP——異徑管節(jié)流后產(chǎn)生的壓力差

???????δ——流量系數(shù)

???????ρ——流體密度

?????r——測(cè)量管道半徑

?????Q——流體體積流量

再結(jié)合壓力傳感器8測(cè)得的壓力，根據(jù)公式

P＝Q×p

其中

P—液壓功率

Q—管道內(nèi)液體流量

p—管道在該點(diǎn)處壓力

即可得到功率。

本實(shí)用新型的有益效果是：提出了一種新的流量測(cè)量方法，在此的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)功率的在線測(cè)量，為液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷等需要提供測(cè)試裝置。通過(guò)流量和壓力的測(cè)量，結(jié)束了液壓系統(tǒng)在線功率測(cè)量無(wú)法實(shí)現(xiàn)的局面。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型基于MEMS異徑管流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測(cè)量裝置實(shí)施例1的示意圖；

圖2為本實(shí)用新型基于MEMS異徑管流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測(cè)量裝置實(shí)施例2的示意圖。

圖中：1、測(cè)量管，2、異徑管，3、MEMS敏感芯體，4、信號(hào)線，5、支撐架，6、流量計(jì)二次儀表，7、信號(hào)采集處理設(shè)備，8、壓力傳感器。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1所示，異徑管2由支撐架5同軸固定在測(cè)量管1內(nèi)部；MEMS敏感芯體3封裝嵌在異徑管2粗管側(cè)壁上并與其保持密封；當(dāng)測(cè)量管1中的流體流經(jīng)異徑管2結(jié)構(gòu)時(shí)，異徑管2外的流體受到壓縮作用，內(nèi)部流體受到擴(kuò)張作用。根據(jù)伯努力原理可知，該異徑管2內(nèi)外產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于流量大小的壓力差，該壓力差被MEMS敏感芯體3測(cè)得并通過(guò)信號(hào)線4引出測(cè)量管1送至流量計(jì)二次儀表6。根據(jù)流量—差壓數(shù)學(xué)關(guān)系模型和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際標(biāo)定，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)測(cè)量。壓力傳感器8測(cè)取管路中該點(diǎn)的壓力。壓力信號(hào)與流量信號(hào)同時(shí)送入信號(hào)采集處理設(shè)備7中，得到功率信號(hào)。

實(shí)施例2

如圖2所示，異徑管2由支撐架5同軸固定在測(cè)量管1內(nèi)部；MEMS敏感芯體3封裝嵌在異徑管2傾斜段側(cè)壁上并與其保持密封；當(dāng)測(cè)量管1中的流體流經(jīng)異徑管2結(jié)構(gòu)時(shí)，異徑管2外的流體受到壓縮作用，內(nèi)部流體受到擴(kuò)張作用。根據(jù)伯努力原理可知，該異徑管2內(nèi)外產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于流量大小的壓力差，該壓力差被MEMS敏感芯體3測(cè)得并通過(guò)信號(hào)線4引出測(cè)量管1送至流量計(jì)二次儀表6。根據(jù)流量—差壓數(shù)學(xué)關(guān)系模型和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際標(biāo)定，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)測(cè)量。壓力傳感器8測(cè)取管路中該點(diǎn)的壓力。壓力信號(hào)與流量信號(hào)同時(shí)送入信號(hào)采集處理設(shè)備7中，得到功率信號(hào)。