一種動量式流量傳感器探頭結(jié)構(gòu)及其檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種動量式流量傳感器探頭結(jié)構(gòu)及其檢測方法，包括壓差傳感器探頭、檢測箱和氣源，壓差傳感器探頭具有兩個(gè)壓力檢測腔，每個(gè)壓力檢測腔內(nèi)均對應(yīng)設(shè)置有壓力檢測端，壓力檢測端用于檢測兩個(gè)壓力檢測腔內(nèi)的流體壓力或兩個(gè)壓力檢測腔內(nèi)的壓差，檢測箱上具有流體入口和流體出口以使流體流經(jīng)檢測箱的內(nèi)部，檢測箱與兩個(gè)壓力檢測腔分別通過一個(gè)流體通路相連通，氣源的供氣方向指向兩個(gè)流體通路的中間位置，且流體通路和氣源分別設(shè)置于流體在檢測箱內(nèi)部流通路徑的相對兩側(cè)。以解決現(xiàn)有流量傳感器多采用傳統(tǒng)的動力測量方式，擁有測量精度不高、耗能大等局限，在很多場合不能很好地勝任的問題。本發(fā)明屬于流量檢測領(lǐng)域。
【專利說明】
一種動量式流量傳感器探頭結(jié)構(gòu)及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種流量傳感器探頭，屬于流量傳感監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，常常要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn) 過程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。傳感器 也早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工 程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域。本發(fā)明是眾多類別的傳感器之一一一流量傳感器。 隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)出現(xiàn)多種多樣的流量傳感器，最常用的有葉片式、渦街 式、卡門渦旋式、熱線式等。但是，諸如葉片式、渦街式、卡門渦旋式、熱線式等傳感器，原理 多采用傳統(tǒng)的動力測量方式，擁有測量精度不高、耗能大等局限，在很多場合不能很好地勝 任。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于:提供一種動量式流量傳感器探頭結(jié)構(gòu)及其檢測方法，以解決 現(xiàn)有流量傳感器多采用傳統(tǒng)的動力測量方式，擁有測量精度不高、耗能大等局限，在很多場 合不能很好地勝任的問題。
[0004] 本發(fā)明的方案如下:一種動量式流量傳感器探頭結(jié)構(gòu)，包括壓差傳感器探頭、檢測 箱和氣源，壓差傳感器探頭具有兩個(gè)壓力檢測腔，每個(gè)壓力檢測腔內(nèi)均對應(yīng)設(shè)置有壓力檢 測端，壓力檢測端用于檢測兩個(gè)壓力檢測腔內(nèi)的流體壓力或兩個(gè)壓力檢測腔內(nèi)的壓差，檢 測箱上具有流體入口和流體出口以使流體流經(jīng)檢測箱的內(nèi)部，檢測箱與兩個(gè)壓力檢測腔分 別通過一個(gè)流體通路相連通，氣源的供氣方向指向兩個(gè)流體通路的中間位置，且流體通路 和氣源分別設(shè)置于流體在檢測箱內(nèi)部流通路徑的相對兩側(cè)。
[0005] 所述壓差傳感器探頭為光纖壓差傳感器探頭，壓力檢測端為光纖檢測端，壓力檢 測端的光纖束由入射光纖和出射光纖集合鎧裝而成，入射光纖另一端與光源對接，用以耦 合入射光，出射光纖的出射端用于將光纖信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后輸送至信號處理，以進(jìn)行比值 運(yùn)算后算出兩個(gè)壓力檢測腔內(nèi)的壓力差，再建立動量壓差數(shù)學(xué)模型，推算得出流體動量。
[0006] 所述檢測箱內(nèi)流體的流向與氣源的供氣方向相垂直；
[0007] 檢測箱設(shè)置于壓差傳感器探頭的一側(cè)，且二者為一體式結(jié)構(gòu)，流體通路上設(shè)置有 濾網(wǎng)。
[0008] -種動量式流量檢測方法，包括：
[0009] 包括壓差傳感器探頭、具有流體流通通路的檢測箱以及氣源；
[0010]壓差傳感器探頭具有兩個(gè)壓力檢測腔，檢測箱與兩個(gè)壓力檢測腔分別通過一個(gè)流 體通路相連通，氣源用于朝向兩個(gè)流體通路的中間位置噴氣，且流體通路和氣源分別設(shè)置 于檢測箱內(nèi)的流體流通路徑的相對兩側(cè)，若檢測箱內(nèi)無被測流體流動，則壓力檢測腔內(nèi)的 壓力是相同的，壓力檢測端檢測到兩腔室壓差為零;若檢測箱內(nèi)有被測流體流動，啟動氣源 吹氣形成氣流，則被測流體與氣流在檢測箱內(nèi)發(fā)生相互作用，使得被測流體和氣流的初始 動量發(fā)生改變，混合流體在檢測箱內(nèi)發(fā)生偏移，以致進(jìn)入兩個(gè)壓力檢測腔的混合流體在兩 個(gè)壓力檢測腔內(nèi)形成壓強(qiáng)差，兩個(gè)壓力檢測腔內(nèi)的流體壓力分別通過壓力檢測端檢測，并 將信號輸送至信號處理，對兩個(gè)壓力檢測腔內(nèi)的流體壓力進(jìn)行比值運(yùn)算，得出兩個(gè)壓力檢 測腔內(nèi)流體的壓力差，再建立動量壓差數(shù)學(xué)模型，推算得出流體動量。
[0011] 氣源的噴氣方向與檢測箱內(nèi)流體的流通方向相垂直。
[0012] 所述動量壓差數(shù)學(xué)模型如下:分析傳動量與壓差之間的關(guān)系，設(shè)氣流的速度為Vs， 被測流體的速度為V，其中1是由氣源發(fā)射出來的氣流速度，為已知量，活塞兩端壓強(qiáng)差與 兩個(gè)流體的動量隊(duì)/M有關(guān)，其中M為被測流體動量，M s為氣流動量，分別與!^與V2成正比。
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
[0017] 其中，kA已知量，從而在已知Δ P后即可求得V的值，在試驗(yàn)中，我們?nèi)s等于5m/ s，取匕=2，V變化由lm/s到2m/s，其曲線如圖3所述。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要優(yōu)點(diǎn)如下：經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、理論研究與實(shí)驗(yàn)分析可 知，該傳感器探頭具有較小的結(jié)構(gòu)、較高的精確度與可靠性、較好的適應(yīng)性與互換性等，該 傳感器探頭能適用于眾多流體流量檢測場合，將光電傳感原理應(yīng)用于流量檢測領(lǐng)域，輸出 信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換及信號處理計(jì)算后輸出值將成倍變化，從而提高了檢測靈敏度，具有十分 重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，該傳感器探頭及其檢測方法的可靠性、適應(yīng)性及互換性都有了較大 進(jìn)步，適宜用作流體流量的測量;其強(qiáng)度補(bǔ)償原理更為簡單，實(shí)用性更強(qiáng)，對新型流量傳感 器探頭的設(shè)計(jì)與推廣起到了極大的推動作用。
【附圖說明】
[0019] 圖1是該傳感器探頭結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0020] 圖2是檢測原理圖；
[0021 ]圖3是流體動量與活塞兩邊壓強(qiáng)差的關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將參照附圖對本發(fā)明作進(jìn)一 步地詳細(xì)描述，
[0023] 實(shí)施例：
[0024]參照圖1至圖3,本實(shí)施例提供一種動量式流量傳感器探頭結(jié)構(gòu)，包括壓差傳感器 探頭1、檢測箱2和氣源3,壓差傳感器探頭1具有兩個(gè)壓力檢測腔4,每個(gè)壓力檢測腔4內(nèi)均對 應(yīng)設(shè)置有壓力檢測端5,壓力檢測端5用于檢測兩個(gè)壓力檢測腔4內(nèi)的流體壓力或兩個(gè)壓力 檢測腔4內(nèi)的壓差，檢測箱2上具有流體入口 21和流體出口 22以使流體流經(jīng)檢測箱2的內(nèi)部， 檢測箱2與兩個(gè)壓力檢測腔4分別通過一個(gè)流體通路6相連通，氣源3的供氣方向指向兩個(gè)流 體通路6的中間位置，且流體通路6和氣源3分別設(shè)置于流體在檢測箱2內(nèi)部流通路徑的相對 兩側(cè)，檢測箱2內(nèi)流體的流向與氣源3的供氣方向相垂直，檢測箱2設(shè)置于壓差傳感器探頭1 的一側(cè)，且二者為一體式結(jié)構(gòu)，流體通路6上設(shè)置有濾網(wǎng)7。
[0025]壓差傳感器探頭1為光纖壓差傳感器探頭，壓力檢測端5為光纖檢測端，壓力檢測 端5的光纖束由入射光纖51和出射光纖52集合銷裝而成，入射光纖51另一端與光源對接，用 以耦合入射光，出射光纖52的出射端用于將光纖信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后輸送至信號處理，以進(jìn) 行比值運(yùn)算后算出兩個(gè)壓力檢測腔4內(nèi)的壓力差。
[0026] -種動量式流量檢測方法：
[0027]若檢測箱2內(nèi)無被測流體流動，則壓力檢測腔4內(nèi)的壓力是相同的，壓力檢測端5檢 測到兩腔室壓差為零;若檢測箱2內(nèi)有被測流體流動，啟動氣源3吹氣形成氣流，則被測流體 與氣流在檢測箱2內(nèi)發(fā)生相互作用，使得被測流體和氣流的初始動量發(fā)生改變，混合流體在 檢測箱2內(nèi)發(fā)生偏移，以致進(jìn)入兩個(gè)壓力檢測腔4的混合流體在兩個(gè)壓力檢測腔4內(nèi)形成壓 強(qiáng)差，兩個(gè)壓力檢測腔4內(nèi)的流體壓力分別通過壓力檢測端5檢測，并將信號輸送至信號處 理，對兩個(gè)壓力檢測腔4內(nèi)的流體壓力進(jìn)行比值運(yùn)算，得出兩個(gè)壓力檢測腔4內(nèi)流體的壓力 差，再建立動量壓差數(shù)學(xué)模型，推算得出流體動量。
[0028] 所述壓差傳感器探頭1的結(jié)構(gòu)可以為多種形式，如:雙活塞雙光纖束差壓傳感器探 頭結(jié)構(gòu)、單光纖束探頭雙活塞桿差壓傳感器探頭結(jié)構(gòu)、自由雙探頭差壓傳感器探頭結(jié)構(gòu)以 及如圖1中的單活塞雙光纖束差壓傳感器探頭結(jié)構(gòu)，上述探頭結(jié)構(gòu)均為本
【申請人】此前已申 請的專利技術(shù)，均為公開技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種動量式流量傳感器探頭結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括壓差傳感器探頭（I)、檢測箱(2) 和氣源(3)，壓差傳感器探頭（1)具有兩個(gè)壓力檢測腔(4)，每個(gè)壓力檢測腔(4)內(nèi)均對應(yīng)設(shè) 置有壓力檢測端(5)，檢測箱(2)上具有流體入口（21)和流體出口（22)以使流體流經(jīng)檢測箱 (2)的內(nèi)部，檢測箱(2)與兩個(gè)壓力檢測腔(4)分別通過一個(gè)流體通路(6)相連通，氣源(3)的 供氣方向指向兩個(gè)流體通路(6)的中間位置，且流體通路(6)和氣源(3)分別設(shè)置于流體在 檢測箱(2)內(nèi)部流通路徑的相對兩側(cè)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種動量式流量傳感器探頭結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述壓差傳感器 探頭（1)為光纖壓差傳感器探頭，壓力檢測端(5)為光纖檢測端，壓力檢測端(5)的光纖束由 入射光纖(51)和出射光纖(52)集合銷裝而成，入射光纖(51)另一端與光源對接，用以親合 入射光，出射光纖(52)的出射端用于將光纖信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后輸送至信號處理，以進(jìn)行比 值運(yùn)算后算出兩個(gè)壓力檢測腔(4)內(nèi)的壓力差。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種動量式流量傳感器探頭結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述檢測箱（2) 內(nèi)流體的流向與氣源(3)的供氣方向相垂直。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種動量式流量傳感器探頭結(jié)構(gòu)，其特征在于:檢測箱（2)設(shè)置 于壓差傳感器探頭（1)的一側(cè)，且二者為一體式結(jié)構(gòu)，流體通路(6)上設(shè)置有濾網(wǎng)（7)。5. -種動量式流量檢測方法，其特征在于： 包括壓差傳感器探頭（1 )、具有流體流通通路的檢測箱(2)以及氣源(3); 壓差傳感器探頭（1)具有兩個(gè)壓力檢測腔(4)，檢測箱(2)與兩個(gè)壓力檢測腔(4)分別通 過一個(gè)流體通路(6)相連通，氣源(3)用于朝向兩個(gè)流體通路(6)的中間位置噴氣，且流體通 路(6)和氣源(3)分別設(shè)置于檢測箱(2)內(nèi)的流體流通路徑的相對兩側(cè)，若檢測箱(2)內(nèi)無被 測流體流動，則壓力檢測腔(4)內(nèi)的壓力是相同的，壓力檢測端(5)檢測到兩腔室壓差為零； 若檢測箱(2)內(nèi)有被測流體流動，啟動氣源(3)吹氣形成氣流，則被測流體與氣流在檢測箱 (2)內(nèi)發(fā)生相互作用，使得被測流體和氣流的初始動量發(fā)生改變，混合流體在檢測箱(2)內(nèi) 發(fā)生偏移，以致進(jìn)入兩個(gè)壓力檢測腔(4)的混合流體在兩個(gè)壓力檢測腔(4)內(nèi)形成壓強(qiáng)差， 兩個(gè)壓力檢測腔(4)內(nèi)的流體壓力分別通過壓力檢測端（5)檢測，并將信號輸送至信號處 理，對兩個(gè)壓力檢測腔(4)內(nèi)的流體壓力進(jìn)行比值運(yùn)算，得出兩個(gè)壓力檢測腔(4)內(nèi)流體的 壓力差，再建立動量壓差數(shù)學(xué)模型，推算得出流體動量。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種動量式流量傳感器探頭結(jié)構(gòu)的檢測方法，其特征在于:所述 動量壓差數(shù)學(xué)模型如下:分析傳動量與壓差之間的關(guān)系，設(shè)氣流的速度為V s，被測流體的速 度為V，其中1是由氣源(3)發(fā)射出來的氣流速度，為已知量，活塞兩端壓強(qiáng)差與兩個(gè)流體的 動量M s/M有關(guān)，其中M為被測流體動量，Ms為氣流動量，分別與F?與V2成正比；其中，kA已知量，從而在已知Δ P后即可求得V的值。
【文檔編號】G01F1/36GK105890678SQ201610367288
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】胡浩, 鐘麗瓊
【申請人】貴州大學(xué)