[发明专利]降噪压差测量探头

说明书

                      发明背景

加工工业采用了过程变量传感器来监测与化工加工厂、纸浆加工厂、石油加工厂、制药厂，食品加工厂及其它加工厂中的物质，如固体，悬浮液，液体，蒸汽及气体相关的过程变量。过程变量包括压力、温度、流量、水平、浑浊度、密度、浓度、化学组成及其它参数。工作流体流量变送器提供了与探测的工作流体流动相关的输出。流量变送器的输出可通过过程控制回路与一控制室联系，或者该输出可以与另一处理装置相连，这样，可以对所述过程进行监测和控制。

通过调节管道的内部几何形状并采用有关流动流体中测得的压力差的算法来测定封闭管道中测量流体流速已经是公知的了。通常，通过例如采用文氏管来改变管道的横截面，或通过插入如节流孔板或平均皮托管等流量调节装置的管道中来改变管道的几何形状。

平均皮托管通常包括一略微阻止管道内流体流动的异形非流线体。一些平均皮托管中的一个局限性在于探测的压力差数据中的信噪比较低。在压差测量装置，如流量变送器的文献中，“噪音”指的是从一个数据点至另一个数据点读取的平均压力读数所得的瞬间偏离。压力差传感器的皮托管中产生的噪音起源于朝向皮托管侧部上游侧的冲击压力传感器和通常在皮托管下游侧的非冲击压力端口。

随着压力差传感器和数据采集系统越来越复杂和灵敏，因此，它们也对压力感应元件产生的噪音也变得越来越敏感，并且越来越易受其影响。因此，压力差感应元件，如流量变送器的噪音特性在其选择和操作中变得更为重要。因此，有必要提供一种改进信噪比的压力差感应元件。

                      发明概述

本发明提供了一种具有改进信噪比的压力差测量探头。该探头包括一带有至少一个细长冲击孔的冲击表面，所述冲击孔具有一个纵向部分。选择冲击孔的宽度以小于限定冲击面的第一增压腔的内部宽度。一非冲击表面设有至少一个用于测量第二压力的非冲击孔，以便能够测量冲击表面和非冲击表面之间的压力差。

                          附图简介

图1和2为说明本发明实施例中工作环境的过程测量系统的示意图。

图3a和3b分别为过程测量系统12和压力差测量探头20的系统框图。

图4为说明本发明实施例中冲击孔的T形非流线型体的局部透视图。

图5为沿图4中3-3线所示的横截面图。弯曲的箭头指示了非流线型体周围流体流动的一般方向。

图6为说明平面非流线型体的另一实施例的局部透视图。

图7为说明平面非流线型体的大致V形横截面的另一实施例的局部透视图。

图8为另一实施例的局部透视图，其描述了平面非流线型体的大致U形横截面。

图9a-9f为非流线型体形状的顶部平面图，这些形状能与本发明实施例中改进的冲击孔一起使用。

图10和11为说明本发明降噪实施例中压力随时间变化的曲线图。

                      详细说明

虽然参照压力差测量探头的特定实施例对本发明进行了详细说明，但是本领域有经验的技术人员应认识到在不偏离本发明思想和范围的基础上，可以对本发明的形式和细节作出改动，对此将在所附的权利要求中进行限定。

图1为过程控制系统10的示意图，其描述了本发明实施例中工作环境的一个例子。压力测量系统12通过程控制回路16与控制室14(由一电压源和电阻模制而成)相连。回路16能够采用任何正确的协议在测量系统12和控制室14之间传递流体信息。例如，过程控制回路16根据加工工业标准协议，如Highway Addressable Remote Transducer(HART^),FOUNDATION^TM Fieldbus或其它任何适合的协议进行工作。

图2描述了一种工作流体容器，如管道或封闭管道18的剖视部分，在其内部安装有一个平均皮托管型的压力差测量探头20。非流线型体22沿径向横跨管道18的内部。图2中方向箭头24表明了管道18中流体流动的方向。一流体歧管26和流量变送器13如图所示，被安装在皮托管20的外端。变送器13包括一压力传感器28，该压力传感器经通道30(在图2中以剖视图所示)与探头20流通地相连。