[實用新型]寬量程V錐式氣體流量計

有效

• 申請號: 201220115116.6
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN202533110U
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 郭慶博
• 申請（專利權）人: 天津市勝武儀表技術有限公司
• 主分類號: G01F1/36
• 分類號: G01F1/36;G01F15/00
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 高正方

技術領域

本實用新型屬于氣體流量計技術領域，尤其涉及一種寬量V錐式氣體流量計。

背景技術

目前，世界上主流的流量儀表廠家所生產的各種氣體流量計量儀表，由于測量原理上的原因，單臺儀表流量測量范圍的局限性。一般量程都在1∶30左右，只有熱式氣體流量計和羅茨流量計的量程范圍比較寬，一般在1∶200左右。而且，由于氣體管道內的氣流流速經常出現過快和過慢的情況發生，超過儀表所能計量的流速范圍，超出計量范圍的氣流一般都不能被流量儀表準確的記錄下來，尤其是小于量程下限的情況，甚至有時根本就記錄不到流量數值。

為了解決上述問題，人們一直在研究寬量程的流量儀表，研究方向主要是通過合理的技術手段對現有儀表量程下限以下的低速氣流進行準確計量，到目前為止還沒有妥善的解決辦法。正因為如此，目前在氣流流量的測量方面，往往在同一管道上將不同口徑的儀表并聯使用，利用控制閥來控制不同口徑的儀表來適應不同的流速。此辦法雖然部分解決了現有計量儀表存在的問題，但由于儀表的流量信號輸出和控制閥的動作均需要一個緩沖時間，這給氣流流量的精確計量帶來了問題，進而為氣流的供給方和使用方造成了諸多不便，更造成了原材料和安裝場地上的極大浪費，這和世界主流的節能環保理念相沖突。

在傳感器領域出現了一種高靈敏度的熱加速度傳感器為上述問題的解決提供了可能性。傳統的熱加速度計是基于電容或壓電技術，用于測量微機械質量結構運動，這種技術在許多方面有一定的局限性，如表面粘附(稱為黏附)、滯后、機械震動、電磁干擾(EMI)。昂貴而復雜的制造過程也面臨一些與微機械運動結構相關問題的挑戰，為了解決這些問題，MEMSIC開發出一種獨特的技術，該技術解決了與傳統基于MEMS的加速度計相關的問題，利用熱對流技術，是全球第一家使用標準的CMOS工藝的單芯片集成混合信號處理電路的熱對流MEMS慣性傳感器。

其測量原理如下：一個被放置在芯片中央的熱源在這個空腔中產生一個懸浮的“熱氣團”，同時四個由鋁和多晶硅組成的熱電偶組被等距離對稱地放置在熱源的四個方向。在未受到加速度或水平放置時，其溫度的下降陡度是以熱源為中心而完全對稱的。此時，所有的四個熱電偶組均因感應溫度相同而產生的電壓是相同的。上面是一個空腔氣室，因無加速度的外力作用，熱氣團位于正中央的中央熱源之上。當受到一個加速度的作用，熱氣團偏移，原來四個熱電偶組的平衡被破壞，其溫度的下降陡度是以熱源為中心而向右發生△的偏量。由于自由對流熱場的傳遞性，任何方向的加速度都會擾亂熱場的輪廓，從而導致其不對稱，此時四個熱電偶組的輸出電壓會出現差異，而這熱電偶組輸出電壓的差異是直接與所感應的加速度成比例的。在加速度傳感器內部，有兩條完全相同的加速度信號傳輸路徑，一條是用于測量X軸上所感應的加速度，另一條則是用于測量Y軸上所感應的加速度。

熱對流式加速度傳感器的內部還包含傳感器的模擬信號后處理電路。來自同一軸、兩個方向的熱電偶組信號經差分放大、溫度比較、模數轉換、數模轉換、低通濾波和緩沖，輸出已經放大了的模擬信號；或經差分放大、溫度比較和模數轉換，直接將信號處理成I2C接口界面。因此，熱對流式加速度傳感器是一個多芯片的片上系統，即SOC或MCM。

器件測量由加速度產生內在熱傳遞中的變化提供較傳統固態校對更具有質量優勢的結構，因為在MEMSIC傳感器設計中是利用氣體分子校對質量，所以運動機械結構在加速度計內會被消除，MEMSIC加速度計可承受的理論撞擊極限超過50000g，是傳統加速度計的5倍之多，同時也消除了與表面粘附相連的問題。另外，MEMSIC加速度計不在要求特殊處理和測試，可大幅減少OEM的成本，MEMSIC標準的CMOS兼容工藝具備高質量的制備能力。故障率比傳統的加速度計減少數千倍，這樣的技術和制造能力，從根本上消除了故障率和其他的相關制造成本。

正是因為該傳感器具備上述優勢，將其應用到氣體流量儀表中可以很好地解決存在的測量量程問題。結合當前主流各種氣體流量計，應用上述熱加速度傳感器可派生出多種復合式寬量程氣體流量計，如寬量程旋進旋渦氣體流量計、寬量程氣體渦輪流量計、寬量程渦街式氣體流量計、寬量程動差式氣體流量計、寬量程V錐式氣體流量計等。

實用新型內容

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種寬量程V錐式氣體流量計。