[實用新型]雙模式微流速計

有效

• 申請號: 201820626815.4
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN208060548U
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 邱華誠;閔夫;皮興才;毛春滿;龍正義
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01P5/00
• 分類號: G01P5/00;G01P5/01;G01P5/12
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 賈曉燕

本實用新型公開了一種雙模式微流速計，包括：下極板，其上設置有用于流速檢測的熱敏感膜電阻Ⅰ和用于溫度補償的熱敏感膜電阻Ⅱ；中間極板，其為門型結構，門型結構的橫梁為微漩渦發生器；中間極板連接在下極板的上方；上極板，其連接在中間極板的上方；其中，下極板、中間極板和上極板相連接形成微流速計測量腔；流動的流體通過下極板、中間極板和上極板的引導進入微流速計測量腔；熱敏感膜電阻Ⅰ通過與其連接的引線電極Ⅰ通電流加熱后檢測由流動引起的熱損耗；熱敏感膜電阻Ⅱ通過與其連接的引線電極Ⅱ通電流加熱后檢測流動的流體中的溫度；微漩渦發生器對流場產生擾動使得微流速計內部出現周期性漩渦，根據漩渦分離頻率得到管內流速。

技術領域

本實用新型屬于流速測量傳感技術領域，具體涉及一種結合表面流動熱膜檢測和卡門渦街分離頻率檢測兩種工作模式的微流速計。

背景技術

在生產生活的各個領域，對微型、輕質、低功耗、高性能的微型流速計的需求是巨大的。例如，在流動機理研究方面，需要得到湍流邊界層的瞬時流速、脈動速度，三維湍流問題、流動控制等也需要獲得點位置的流速信息；在流體機械、航空器優化設計方面，需要直接測量載體表面的流場分布情況；在生命科學領域，使用微流控技術進行精確地微量取樣、進樣等操作。

傳統的流速測量系統體積大、機電結構復雜，因而難以微型化，如轉子流速計、文丘里管、超聲多普勒、激光多普勒測量儀、粒子成像測速等?；谖C電加工工藝制作的微流速計，則能夠簡便的安裝在被測對象上，并對其原有形貌造成盡量小的影響。微流速計的一個主要形式是熱線/熱膜流速計，其工作原理是將一根細金屬絲(熱線)或一層金屬薄膜(熱膜)作為敏感元件放在流場中，通過電流加熱熱線或熱膜，當風速變化時，熱線或熱膜的溫度就隨之變化，從而改變其電阻產生電信號的變化，這種變化和風速之間具有單調的一一對應關系，因此通過預先的校準過程，測量該電信號的變化就可以得到實際流場的速度大小。

由于測量原理和結構的限制，熱膜流速計的應用具有一定的局限性。熱線流速計在高速流場中由于受到的氣動載荷較大，會因熱線電阻絲自身應變、振動甚至機械損壞等問題而導致使用壽命有限。熱膜流速計的敏感電阻薄膜是沉積(或濺射)于諸如玻璃的基底之上，一方面，相比于熱線流速計的電阻絲懸空于流場之中，熱膜流速計因氣動載荷產生的變形小而牢固可靠；但另一方面，由于其與流體熱交換速度小于熱線流速計，其測量流速范圍亦小于熱線流速計。此外，熱線/膜流速計在低流速情況下靈敏度較高，但流速增大后，靈敏度逐漸降低甚至飽和，因此流速測量范圍較小。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種結合表面流動熱膜檢測和卡門渦街分離頻率檢測兩種工作模式的微流速計，以克服現有的熱膜式微流速計測量范圍小的缺陷。

為了實現根據本實用新型的這些目的和其它優點，提供了一種雙模式微流速計，包括：

下極板，其上相鄰設置有用于流速檢測的熱敏感膜電阻Ⅰ和用于溫度補償的熱敏感膜電阻Ⅱ；

中間極板，其為門型結構，所述門型結構的橫梁為微漩渦發生器；所述中間極板連接在下極板的上方；

上極板，其連接在中間極板的上方；

其中，所述下極板、中間極板和上極板相連接形成微流速計測量腔；流動的流體通過下極板、中間極板和上極板的引導進入微流速計測量腔；所述熱敏感膜電阻Ⅰ通過與其連接的引線電極Ⅰ通電流加熱后檢測由流動引起的熱損耗；所述熱敏感膜電阻Ⅱ通過與其連接的引線電極Ⅱ通電流加熱后檢測流動的流體中的溫度；所述微漩渦發生器對流場產生擾動使得微流速計內部出現周期性漩渦，根據漩渦分離頻率得到管內流速。

優選的是，所述下極板和上極板均為玻璃板。

優選的是，所述中間極板為單晶硅。

優選的是，所述熱敏感膜電阻Ⅰ和熱敏感膜電阻Ⅱ的材質為鉑金。