專(zhuān)利名稱(chēng)：流量檢測(cè)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)儀器儀表領(lǐng)域，具體是一種采用熱力學(xué)的熱擴(kuò)散原理設(shè)計(jì)的流量 檢測(cè)單元。
背景技術(shù)：
自從進(jìn)入工業(yè)化時(shí)代，自動(dòng)化測(cè)量過(guò)程變量成為必不可少的部分，這些過(guò)程 變量包括諸如流量、壓力、溫度、酸堿度、濕度、濁度等等。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中流量 測(cè)量是非常重要的組成部分，流量測(cè)量的精確度、實(shí)時(shí)性嚴(yán)重影響工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì) 量，工業(yè)生產(chǎn)的安全等多個(gè)方面。就現(xiàn)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中最常用的流量計(jì)所采用的原 理大致包括差壓式、電磁式、渦街、超聲波式、浮球式等等。但上述所列流量計(jì) 是在一般情況下的選擇，但如果客戶要求較高，比如要達(dá)到對(duì)流體影響小(主要 涉及不應(yīng)有過(guò)大壓損)、安裝維修方便(拆裝方便)時(shí)，依據(jù)上述流量測(cè)量原理 設(shè)計(jì)的流量計(jì)就存在壓損大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大而安裝不便等等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型依據(jù)熱力學(xué)的熱擴(kuò)散原理設(shè)計(jì)的流量檢測(cè)單元可以實(shí)現(xiàn)上述要 求，理論依據(jù)是，利用熱擴(kuò)散原理，理論公式是
V^sqrt(T) 公式(1)
T°cRf 公式(2)
由公式(1)及公式(2)得V^sqrt(Rf) 其中V —流體流速
T 一流量變化引起的流量sensor溫度的變化 RT—流量sensor由溫度變化引起的阻值變化 可知，流速與流量sensor阻值變化的平方成正比關(guān)系，利用這一原理，設(shè)置兩 個(gè)熱敏電阻(溫度sensor),用恒壓電源供電，通過(guò)比較基準(zhǔn)sensor(RT)與流量 sensor(Rf)連接點(diǎn)電壓的變化，經(jīng)放大濾波處理，檢測(cè)流量信號(hào)。
利用熱擴(kuò)散原理設(shè)計(jì)的流量計(jì)最重要的就是感溫元件的精度，以及要達(dá)到 熱平衡的條件。本實(shí)用新型就主要從這兩方面入手，通過(guò)利用高精度的鉑電阻(通 過(guò)先進(jìn)手段挑選配對(duì)電阻)以及改變熱擴(kuò)散通道結(jié)構(gòu)來(lái)取得高的測(cè)量精確度和快 的響應(yīng)時(shí)間。
具體技術(shù)方案如下
一種流量檢測(cè)單元，包括外殼和感應(yīng)器件，所述外殼是具有良好導(dǎo)熱性的 材質(zhì)組成接液部，在外殼內(nèi)設(shè)有感應(yīng)器件，感應(yīng)器件包括電阻溫度檢測(cè)器RTD， 該RTD包括配對(duì)的電阻Rf和Rt; Rf和Rt串聯(lián)連接；在串聯(lián)的Rf和Rt兩端設(shè) 有信號(hào)采集點(diǎn)，在串聯(lián)的Rf和Rt之間設(shè)有信號(hào)采集點(diǎn)；在Rf旁設(shè)有發(fā)熱電阻 RH。外殼的材質(zhì)是不銹鋼
所述Rf與Rt之間所述Rf與Rt之間設(shè)有隔熱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是一隔熱材料 制成的、中間有空隙的柱體，該主體的外壁上設(shè)有槽用于放置Rt, Rf設(shè)在柱體 的底面。所述柱體是圓柱體。
所述配對(duì)電阻Rf與Rt阻值相同，阻值隨溫度變化一致。由于利用熱導(dǎo)原'理測(cè)量流量時(shí)感測(cè)部分必須對(duì)溫度非常敏感，且穩(wěn)定性也要 非常好。因此為了使得兩個(gè)熱敏電阻匹配達(dá)到最佳效果，挑選熱敏電阻成為非常 關(guān)鍵的一歩。依據(jù)事物的普遍性原理，用精密歐姆表先選擇9個(gè)比較穩(wěn)定的電阻
(誤差在土0.5),每3個(gè)并聯(lián)起來(lái)再進(jìn)行串聯(lián)組成參考電阻，這就是數(shù)學(xué)概率 統(tǒng)計(jì)理論中比較常用的消除個(gè)別偏差比較好的方法。，然后再與被測(cè)電阻串聯(lián)在 十5V與GND之間，取中間點(diǎn)Vmid電壓，滿足電壓在2.5±0.0025之間。這樣 可以使各個(gè)電阻誤差在土2之間，若不滿足就舍掉。
本實(shí)用新型具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、無(wú)磨損、壓損小、對(duì)現(xiàn)場(chǎng) 安裝環(huán)境要求低等顯著優(yōu)點(diǎn)，適用于流量傳感器。


圖1、流量測(cè)試單元是示意圖
圖2、改善后的流量和電壓曲線圖
圖3、改善前的流量和電壓曲線圖
圖4、 Rf與Rt之間結(jié)構(gòu)示意圖
圖5、選取熱敏電阻方法原理圖
圖2、 3中，橫軸表示電壓，縱軸表示電流
A是Rt位置、B是Rf位置、C是參考電阻、D是被測(cè)電阻
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
一種流量檢測(cè)單元，包括外殼和感應(yīng)器件，所述外殼是具有良好導(dǎo)熱性的材 質(zhì)組成接液部，在外殼內(nèi)設(shè)有感應(yīng)器件，感應(yīng)器件包括電阻溫度檢測(cè)器RTD，該 RTD包括配對(duì)的電阻Rf和Rt; Rf和Rt串聯(lián)連接；在串聯(lián)的Rf和Rt兩端設(shè)有 信號(hào)采集點(diǎn)，在串聯(lián)的Rf和Rt之間設(shè)有信號(hào)采集點(diǎn)；在Rf旁設(shè)有發(fā)熱電阻RH。
所述Rf與Rt之間設(shè)有隔熱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是一隔熱材料制成的、中間有空隙 的柱體，該主體的外壁上設(shè)有槽用于放置Rt， Rf設(shè)在柱體的底面。所述配對(duì)電 阻Rf與Rt阻值相同，阻值隨溫度變化一致。
所述外殼的材質(zhì)是不銹鋼。柱體是圓柱體。
如圖l所示此流量檢測(cè)單元具有良好導(dǎo)熱性的不銹鋼材質(zhì)組成接液部，當(dāng) 流體流過(guò)時(shí)，位于其內(nèi)部的兩個(gè)RTD(Rf與Rt)可以迅速感測(cè)外部介質(zhì)溫度，另 外其中一個(gè)RTD (Rf)在感測(cè)外部介質(zhì)溫度的基礎(chǔ)上還受一個(gè)熱源進(jìn)行加熱。在 沒(méi)有流量或低流量時(shí)由于熱源對(duì)Rf持續(xù)加熱，導(dǎo)致Rf與Rt溫度相差較大，但 是受加熱功率限制而趨于平衡狀態(tài)I ，隨著流量的不斷增大，Rf的部分熱量被 帶走，從而建立無(wú)數(shù)個(gè)新的平衡點(diǎn)，而且這些平衡點(diǎn)具有連續(xù)性。直至到達(dá)最高 流量時(shí)趨于平衡狀態(tài)II。再將外部電路引入到達(dá)到平衡的RTD上，就由無(wú)數(shù)個(gè)不 同的熱平衡狀態(tài)產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)電平衡狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了從流量變化到電信號(hào)的轉(zhuǎn) 換。而在制作過(guò)程中通過(guò)采用先進(jìn)技術(shù)選取配對(duì)電阻Rf與Rt，以及在Rf與Rt
之間設(shè)計(jì)一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)的熱量傳導(dǎo)途徑使得電信號(hào)更穩(wěn)定，并且達(dá)到平衡點(diǎn)的B^ 間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)縮短。增加了穩(wěn)定性，提高了實(shí)時(shí)性。其與一般的熱平衡流量測(cè)試單元 的電信號(hào)-流量關(guān)系曲線比較見(jiàn)圖2和圖3。
權(quán)利要求1、一種流量檢測(cè)單元，包括外殼和感應(yīng)器件，其特征是所述外殼是具有良好導(dǎo)熱性的材質(zhì)組成接液部，在外殼內(nèi)設(shè)有感應(yīng)器件，感應(yīng)器件包括電阻溫度檢測(cè)器RTD，該RTD包括配對(duì)的電阻Rf和Rt；Rf和Rt串聯(lián)連接；在串聯(lián)的Rf和Rt兩端設(shè)有信號(hào)采集點(diǎn)，在串聯(lián)的Rf和Rt之間設(shè)有信號(hào)采集點(diǎn)；在Rf旁設(shè)有發(fā)熱電阻RH。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量檢測(cè)單元，其特征是所述Rf與Rt之間設(shè)有隔熱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是一隔熱材料制成的、中間有空隙的柱體，該主體的外壁上設(shè)有槽用于放置Rt， Rf設(shè)在柱體的底面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流量檢測(cè)單元，其特征是所述配對(duì)電阻Rf與Rt阻值相同，阻值隨溫度變化一致。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流量檢測(cè)單元，其特征是所述外殼的材質(zhì)是不銹鋼。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量檢測(cè)單元，其特征是所述柱體是圓柱體。
專(zhuān)利摘要一種流量檢測(cè)單元，包括外殼和感應(yīng)器件，所述外殼是具有良好導(dǎo)熱性的材質(zhì)組成接液部，在外殼內(nèi)設(shè)有感應(yīng)器件，感應(yīng)器件包括電阻溫度檢測(cè)器RTD，該RTD包括配對(duì)的電阻Rf和Rt；Rf和Rt串聯(lián)連接；在串聯(lián)的Rf和Rt兩端設(shè)有信號(hào)采集點(diǎn)，在串聯(lián)的Rf和Rt之間設(shè)有信號(hào)采集點(diǎn)；在Rf旁設(shè)有發(fā)熱電阻RH。本實(shí)用新型具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、無(wú)磨損、壓損小、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境要求低等顯著優(yōu)點(diǎn)，適用于流量傳感器。
文檔編號(hào)G01F1/684GK201285296SQ20082003768
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者陳柏志 申請(qǐng)人:伊瑪精密電子(蘇州)有限公司