[实用新型]流体流速传感器、其探测器及具有探测器的流体输送系统

说明书

技术领域

本发明主要涉及流体流速传感器及其操作方法。

背景技术

流体输送系统具有广泛的应用并且常见于许多家用电器中，诸如计量饮水机、制冰机、洗碗机和洗衣机。在这些系统中，分配的流体量典型地由定时机构控制，该定时机构可被操作以打开并随后在一段预定时间过去后关闭阀门。

这些流体输送系统在假定流体线(fluid line)压力和对应的流体流速为已知和静态的条件下工作。然而，流体输送系统时常容易受到流体线压力波动的影响，结果使流体流速发生变化。在这些情况下，当流体线压力低于预期值时，会典型地发生未充满情况。相反，当流体线压力大于预期值时，会发生溢出的情况。

因此，期望流体输送系统能包括管路内的传感器以监测流体流速并且从而使系统能补偿流体输送时间。

例如，对流体流速传感器的另一个期望的特征是没有任何运动部分，诸如桨轮或涡轮。这是因为在流体中可能会有杂质、碎屑或其它微粒物质。由于流体流速传感器不依赖运动部分工作，所以它在这些工作条件下更可靠。

温差式风速计(thermo-anemometer)是一类不需要任何运动部件就能工作的流速传感器。温差式风速计基于热传导的原理工作。这些流速传感器，尽管是众所周知的，但是传统上缺乏必要的响应时间以使其适合许多普通应用，如用于家用电器的供水系统。

传统的温差式风速计典型地包括两个温度传感器：一个温度传感器布置在流体通道中的下游位置以测量下游的流体温度；而另一个温度传感器布置在流体通道中的上游位置以测量上游的流体温度。测量上游温度的传感器补偿水温的波动，该波动可能使测量下游温度的传感器的读数发生偏差。温差式风速计从下游温度中减去上游温度。通过使用各种已知的方程和热传感原理，诸如塞贝克效应，可使温差与流体流速相互关联。

其它从根本上基于热力学原理的用于确定流体流速的技术也是公知的。例如，一种方法是测量暴露在流体流中的已知热源随时间的热损失。表达为温度下降的热损失可以与流体流速相互关联。然而，这个方法会耗费相对长的时间来提供可用结果。其原因主要是由于在暴露于流体流后，热源的温度需要耗费几秒钟的时间达到稳态。然而，例如在某些应用中，诸如在制冰机中，这个响应时间过于缓慢。

图1图解了一种这样的已知系统的典型的响应曲线图(温度(T)vs.时间(t))。当相对于时间(t)绘出温度(T)时，可以看出在流体流开始流动后大约1.5到2.0秒，温度的稳定状态值还没有达到。在这个图解的例子中，温度在0.15加仑每分钟(GPM)和0.75GPM的水流速条件下被测量。

因此，需要一种不包含任何运动部分的流体流速传感器，其具有更快的响应时间，并很容易集成到各种流体输送系统中。

发明内容

本发明提供了一种改进的流体流速传感器及操作方法。本发明包括克服已有的已知流体流速传感器响应时间限制的温差式风速计型流体流速传感器设计及其操作方法。

在本发明的一个方面中，流体流速传感器包括具有检测模块的探测器、电连接到探测器的控制模块和连接到控制模块并将控制模块的输出传到另一个装置或用户的I/O模块，其中检测模块适于响应流体流的存在而改变状态，控制模块随时间监测检测模块的状态(举例来说，温度)，确定该状态随时间的变化速率并产生指示流体流速的输出。

在本发明的另一方面中，提供了用于操作流体流速传感器的方法。

作为温差式风速计型传感器，本发明的流体流速传感器不包含任何运动部分。本发明传感器的设计及其操作方法使该传感器具有比现有已知的流体流速传感器更快的响应时间，使它适合许多在可以用温差式风速计型流体流速传感器之前不适用的传感应用。本发明的流体流速传感器可以容易地集成到多种流速输送系统中。

从下文提供的详细描述中，本发明进一步的适用范围将变得显而易见。应该理解详细描述和具体实施例虽然示出了本发明的优选实施例，但仅用于说明目的而不限制本发明的范围。

附图说明

从详细描述和附图可以更充分地理解本发明，其中：

图1绘出了一种现有技术的流体流速传感器在两个单独的水流速下随时间的温度响应的典型图表；

图2是根据本发明的流体流速传感器的示意框图；

图3是用于本发明流体流速传感器的探测器的一个实施方式的透视图；

图4是用部分横剖方式显示的图3的探测器的前视图；

图5是图3的探测器的端视图；

图6是用于图3的探测器的检测电路的一个实施方式的原理图；

图7是描述本发明流体流速传感器操作的流程图；