[发明专利]一种可监测气流流向的风扇式流量传感器及流量监测方法

权利要求书

1.一种可监测气流流向的风扇式流量传感器，其特征在于，包括风扇叶轮、风扇转轴、风扇边沿结构、风扇前支架、风扇后支架、风扇外结构、红外发光二极管和光电二极管；所述风扇边沿结构的形状为三角形，所述风扇边沿结构与红外发光二极管和光电二极管的配合关系为：所述红外发光二极管向风扇边沿发射红外光束并由所述光电二极管接收其反射光的信号脉冲；所述风扇叶轮的中心固定在风扇转轴上，所述风扇转轴的两端分别安装在风扇前支架、风扇后支架上，所述风扇前支架、风扇后支架、红外发光二极管以及光电二极管设置于风扇外结构内。

2.如权利要求1所述的可监测气流流向的风扇式流量传感器，其特征在于，所述风扇转轴的前部与后部可分别插入风扇前支架与风扇后支架的轴孔中以使得风扇在气体带动下可以自由旋转。

3.如权利要求1或2所述的可监测气流流向的风扇式流量传感器，其特征在于，所述红外发光二极管及光电二极管位于风扇边沿结构的垂直正下方。

4.如权利要求1或2所述的可监测气流流向的风扇式流量传感器，其特征在于，所述传感器还包括导线，所述导线分别与红外发光二极管及光电二极管连接，可为红外发光二极管供电同时输出光电二极管接收到的反射光的信号脉冲。

5.一种如权利要求1所述的风扇式流量传感器的流量监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)装置接收由光电传感器采集到的反射信号脉冲；

2)记某一时刻t下的气体流动方向变量为sign(t)，分析该时刻下的信号脉冲上升沿和信号脉冲周期，并提取信号脉冲上升沿的时间记为t_slope，信号脉冲周期的时间记为t_period，单位为ms，并将上述两个变量的比值t_slope/t_period与比例阈值R_th进行比较：若t_slope/t_period<R_th，则判断气体流动方向为正向，即sign(t)＝1；否则判断气体流动方向为反向，即sign(t)＝-1；

3)统计某一时刻t下反射信号脉冲的脉冲频率，记为fre(t)，单位为Hz；测量套管中段的内径记为d，单位为mm；测量风扇叶片边沿的高度记为h，单位为mm；则记时刻t下的实时气体流量为flow(t)，单位为L/min，计算公式为：

4)记从时刻t₁到时刻t₂流过装置的累计气体体积量为V，单位为L，则其计算公式为：