[发明专利]高频响流体瞬态流量计

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种流体测量技术领域的装置，具体是一种高频响流体瞬态流量计。

背景技术

在科学研究和工业生产中，某些应用场合需要对高频振荡流体的流量进行瞬态测量。例如内燃机在工作过程中吸入的空气速度和流量是非常重要参数，对发动机性能和污染排放水平有着重要影响。对于流体流量测试，依照不同测试原理，设计了众多种类的测量仪器，但现有这类仪器都存在一个共同问题：流体流量测量主要以流体与仪器探测器部分相互作用力为主，由于探测器部分的惯性影响，流体流量测量的频响都不高，即使对于最灵敏的涡轮流量计，理想情况下也只能测量频率在100Hz以下的脉动流体的瞬态流量。

经过对现有技术文献检索发现，中国专利申请号为：200820060508.0，名称为：发动机瞬时流量测量层流流量计，该装置包括：层流元件、压力传感器、压差传感器、温度传感器、流量积算仪表，设有气流通道的层流元件充斥在设有进气口和出气口的圆筒内，层流元件处在圆筒的进气口、出气口之间，压力传感器安设于圆筒的进气口、出气口侧，所有传感器的信号连接于流量积算仪表，流量积算仪表接收传感器的信号，在积算仪表中进行数据处理并在仪表上显示实时测量。但是该技术采用温度传感器作为重要敏感器件，鉴于温度传感器的热惯性影响，其频响不会非常高，因而对较高频率的脉动流量产生不利影响，未能完全实现对高频脉动瞬态流量的实时测量。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种高频响流体瞬态流量计，本发明能够测量管道内高频脉动流体瞬态流量，具有装置体积适中、适用性强、可测流体种类多、动态频响很高的特点，从根本上解决了现有流体测量技术中难以测量高频脉动流体瞬态流量的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：层流圆形管道、两个热线测速探针、两个信号放大模块、两个模数转换模块和计算机，其中：层流圆形管道的两端设置在被测流体管道上，第一热线测速探针的测量端设置在层流圆形管道内的纵向1/2直径处，第二热线测速探针的测量端设置在层流圆形管道内的纵向1/4直径处，两个热线测速探针与层流圆形管道密封连接，热线测速探针的轴线与层流圆形管道轴线相互垂直；第一热线测速探针的另一端与第一信号放大模块的输入端相连传输原始微弱电信号，第二热线测速探针的另一端与第二信号放大模块的输入端相连传输原始微弱电信号，第一信号放大模块的输出端与第一模数转换模块的输入端相连传输模拟信号，第二信号放大模块的输出端与第二模数转换模块的输入端相连传输模拟信号，两个模数转换模块的输出端都与计算机相连传输数字信号，计算机输出通过层流圆形管道横截面的瞬态流量。

所述的层流圆形管道两端的截面与热线测速探针所处的层流圆形管道截面间的距离均大于10R，其中：R是层流圆形管道的直径。

所述的热线测速探针包括：两根导线、封装管、两根金属杆和敏感器件，其中：导线位于封装管内，导线的一端与金属杆相连，导线的另一端与信号放大模块相连传输原始微弱电信号，金属杆与导线相连的一端与封装管的端部固连，金属杆的另一端与敏感器件相连，敏感器件位于层流圆形管道内，金属杆间相互绝缘，金属杆与封装管相互绝缘。

所述的敏感器件是铂质电热丝，或者是钼质电热丝，或者是钨质电热丝，其直径范围是5微米～50微米，长度范围是3毫米～5毫米。

所述的信号放大模块将热线测速探针测量得到的微弱模拟信号进行放大，该模块包括：三个标准电阻、恒流电源、运算放大单元、两个反馈电阻和限流电阻，其中：第一标准电阻的一端、热线测速探针中第一导线的一端、第一反馈电阻的一端和限流电阻的一端分别两两相连，第一标准电阻的另一端、第二标准电阻的一端和恒流电源的一端分别两两相连，第二标准电阻的另一端、第三标准电阻的一端和运算放大单元的正输入端分别两两相连，第三标准电阻的另一端、热线测速探针中第二导线的一端和恒流电源的另一端分别两两相连，限流电阻的另一端接地，运算放大单元的负输入端与第二反馈电阻的一端相连，第二反馈电阻的另一端接地，第一反馈电阻的另一端、运算放大单元的输出端和模数转换模块的输入端分别两两相连。