[發明專利]高頻響流體瞬態流量計

無效

• 申請號: 201010130049.0
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN101788313A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 吳偉亮;劉閎釗;白中祥
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01F1/69
• 分類號: G01F1/69;G01F1/698
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種流體測量技術領域的裝置，具體是一種高頻響流體瞬態流量計。

背景技術

在科學研究和工業生產中，某些應用場合需要對高頻振蕩流體的流量進行瞬態測量。例如內燃機在工作過程中吸入的空氣速度和流量是非常重要參數，對發動機性能和污染排放水平有著重要影響。對于流體流量測試，依照不同測試原理，設計了眾多種類的測量儀器，但現有這類儀器都存在一個共同問題：流體流量測量主要以流體與儀器探測器部分相互作用力為主，由于探測器部分的慣性影響，流體流量測量的頻響都不高，即使對于最靈敏的渦輪流量計，理想情況下也只能測量頻率在100Hz以下的脈動流體的瞬態流量。

經過對現有技術文獻檢索發現，中國專利申請號為：200820060508.0，名稱為：發動機瞬時流量測量層流流量計，該裝置包括：層流元件、壓力傳感器、壓差傳感器、溫度傳感器、流量積算儀表，設有氣流通道的層流元件充斥在設有進氣口和出氣口的圓筒內，層流元件處在圓筒的進氣口、出氣口之間，壓力傳感器安設于圓筒的進氣口、出氣口側，所有傳感器的信號連接于流量積算儀表，流量積算儀表接收傳感器的信號，在積算儀表中進行數據處理并在儀表上顯示實時測量。但是該技術采用溫度傳感器作為重要敏感器件，鑒于溫度傳感器的熱慣性影響，其頻響不會非常高，因而對較高頻率的脈動流量產生不利影響，未能完全實現對高頻脈動瞬態流量的實時測量。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種高頻響流體瞬態流量計，本發明能夠測量管道內高頻脈動流體瞬態流量，具有裝置體積適中、適用性強、可測流體種類多、動態頻響很高的特點，從根本上解決了現有流體測量技術中難以測量高頻脈動流體瞬態流量的問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明包括：層流圓形管道、兩個熱線測速探針、兩個信號放大模塊、兩個模數轉換模塊和計算機，其中：層流圓形管道的兩端設置在被測流體管道上，第一熱線測速探針的測量端設置在層流圓形管道內的縱向1/2直徑處，第二熱線測速探針的測量端設置在層流圓形管道內的縱向1/4直徑處，兩個熱線測速探針與層流圓形管道密封連接，熱線測速探針的軸線與層流圓形管道軸線相互垂直；第一熱線測速探針的另一端與第一信號放大模塊的輸入端相連傳輸原始微弱電信號，第二熱線測速探針的另一端與第二信號放大模塊的輸入端相連傳輸原始微弱電信號，第一信號放大模塊的輸出端與第一模數轉換模塊的輸入端相連傳輸模擬信號，第二信號放大模塊的輸出端與第二模數轉換模塊的輸入端相連傳輸模擬信號，兩個模數轉換模塊的輸出端都與計算機相連傳輸數字信號，計算機輸出通過層流圓形管道橫截面的瞬態流量。

所述的層流圓形管道兩端的截面與熱線測速探針所處的層流圓形管道截面間的距離均大于10R，其中：R是層流圓形管道的直徑。

所述的熱線測速探針包括：兩根導線、封裝管、兩根金屬桿和敏感器件，其中：導線位于封裝管內，導線的一端與金屬桿相連，導線的另一端與信號放大模塊相連傳輸原始微弱電信號，金屬桿與導線相連的一端與封裝管的端部固連，金屬桿的另一端與敏感器件相連，敏感器件位于層流圓形管道內，金屬桿間相互絕緣，金屬桿與封裝管相互絕緣。

所述的敏感器件是鉑質電熱絲，或者是鉬質電熱絲，或者是鎢質電熱絲，其直徑范圍是5微米～50微米，長度范圍是3毫米～5毫米。

所述的信號放大模塊將熱線測速探針測量得到的微弱模擬信號進行放大，該模塊包括：三個標準電阻、恒流電源、運算放大單元、兩個反饋電阻和限流電阻，其中：第一標準電阻的一端、熱線測速探針中第一導線的一端、第一反饋電阻的一端和限流電阻的一端分別兩兩相連，第一標準電阻的另一端、第二標準電阻的一端和恒流電源的一端分別兩兩相連，第二標準電阻的另一端、第三標準電阻的一端和運算放大單元的正輸入端分別兩兩相連，第三標準電阻的另一端、熱線測速探針中第二導線的一端和恒流電源的另一端分別兩兩相連，限流電阻的另一端接地，運算放大單元的負輸入端與第二反饋電阻的一端相連，第二反饋電阻的另一端接地，第一反饋電阻的另一端、運算放大單元的輸出端和模數轉換模塊的輸入端分別兩兩相連。