[实用新型]基于MEMS异径管流量传感器的液压系统功率测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种液压系统功率测量装置，尤其涉及基于MEMS异径管流量传感器的液压系统功率测量装置。

背景技术

目前在管路中对流体进行测量的方法中，只能进行压力测量、温度测量或流量测量，流量测量也只是应用容积式、孔板式、电磁式、涡轮式以及超声式原理的测量装置。现有的各种测量仪器无法直接在线应用于功率测量，在线功率测量存在着无法克服的技术困难。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于MEMS异径管流量传感器的液压系统功率测量装置，即通过液压系统管道内工作介质的流量测量、压力场测量进而实现液压系统管道内液压功率的测量方法。

本实用新型的技术方案是：基于MEMS异径管流量传感器的液压系统功率测量装置，该装置由测量管1、异径管2、支撑架5、信号采集处理设备7、压力传感器8及流量传感器部分的MEMS敏感芯体3、信号线4、流量计二次仪表6构成；异径管2通过支撑架5固定在测量管1内部与测量管1保持同轴，异径管2开口方向与液流方向相反；MEMS敏感芯体3封装在异径管2壁上进行测量；MEMS敏感芯体3的两个压力测量口分别接触高压、低压流体；信号线4与MEMS敏感芯体3连接后引出测量管1至流量计二次仪表6；流量计二次仪表6和压力传感器8与信号采集处理设备7连接。所述的MEMS敏感芯体3为硅微压阻式、压电式或电容式微型压力/压差敏感芯体。

本实用新型的原理是：根据伯努利方程可知，流体流过异径管2时在异径管内外两侧会产生对应于流量大小的压力差信号，该压力差信号被MEMS敏感芯体3测得并通过信号线4引出测量管1送至流量计二次仪表6。根据下面的流量——压差数学关系模型和现场实际标定，可以实现对流量的动态和稳态测量。

其流量方程为：

ΔP=∂ρQ22π2r4]]>

式中：ΔP——异径管节流后产生的压力差

       δ——流量系数

       ρ——流体密度

     r——测量管道半径

     Q——流体体积流量

再结合压力传感器8测得的压力，根据公式

P＝Q×p

其中

P—液压功率

Q—管道内液体流量

p—管道在该点处压力

即可得到功率。

本实用新型的有益效果是：提出了一种新的流量测量方法，在此的基础上，实现液压系统功率的在线测量，为液压系统状态监测和故障诊断等需要提供测试装置。通过流量和压力的测量，结束了液压系统在线功率测量无法实现的局面。

附图说明

图1为本实用新型基于MEMS异径管流量传感器的液压系统功率测量装置实施例1的示意图；

图2为本实用新型基于MEMS异径管流量传感器的液压系统功率测量装置实施例2的示意图。

图中：1、测量管，2、异径管，3、MEMS敏感芯体，4、信号线，5、支撑架，6、流量计二次仪表，7、信号采集处理设备，8、压力传感器。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，异径管2由支撑架5同轴固定在测量管1内部；MEMS敏感芯体3封装嵌在异径管2粗管侧壁上并与其保持密封；当测量管1中的流体流经异径管2结构时，异径管2外的流体受到压缩作用，内部流体受到扩张作用。根据伯努力原理可知，该异径管2内外产生对应于流量大小的压力差，该压力差被MEMS敏感芯体3测得并通过信号线4引出测量管1送至流量计二次仪表6。根据流量—差压数学关系模型和现场实际标定，可以实现对流量的动态和稳态测量。压力传感器8测取管路中该点的压力。压力信号与流量信号同时送入信号采集处理设备7中，得到功率信号。

实施例2

如图2所示，异径管2由支撑架5同轴固定在测量管1内部；MEMS敏感芯体3封装嵌在异径管2倾斜段侧壁上并与其保持密封；当测量管1中的流体流经异径管2结构时，异径管2外的流体受到压缩作用，内部流体受到扩张作用。根据伯努力原理可知，该异径管2内外产生对应于流量大小的压力差，该压力差被MEMS敏感芯体3测得并通过信号线4引出测量管1送至流量计二次仪表6。根据流量—差压数学关系模型和现场实际标定，可以实现对流量的动态和稳态测量。压力传感器8测取管路中该点的压力。压力信号与流量信号同时送入信号采集处理设备7中，得到功率信号。