[实用新型]应变管流速传感器

说明书

气体和液体的流速测量是许多工业部门和科学研究中需要应用的。测量流体速度的方法很多。皮托管（Pitot    Tube）是常用的流速敏感元件。它由两个同心的管子组成。如图4所示。内管的开口端面向进入流体；外管的管壁上开有若干个小孔，其端部是密封的。内管中的压力为流体的全压力（全压Pt），内、外管子所围成的空腔中的压力为流体静压力（静压Ps）。内管、外管平行向外延伸，在待测流体管道的外部用差压计测出压差（Pt－Ps），该压差与流速具有一定的函数关系，由此确定流速。

现行皮托管需用管道把流体介质引到外部再作差压测量，因此其结构较为复杂，成本较高。安装使用也不方便。并且这种皮托管的灵敏度取决于差压计的灵敏度。由于目前差压计的灵敏度不高，难易实现微压测量，因此也使现行皮托管的灵敏度不高，很难实现低流速测量。

本实用新型的目的是要设计一种灵敏度高，可作低流速测量，结构和制造工艺简单、安装使用方便的新型流速测量装置——应变管流速传感器。

本实用新型的基本点是采用本申请人申请的金属丝电阻应变管（申请号87205889）或金属膜电阻应变管（申请号87208928）为压差敏感元件，把与流速成一定依赖关系的流体全压和静压之压差（Pt－Ps）。直接转换成电阻应变管的电阻变化。用导线把该电阻引向外部测量电路进行处理、显示等，方案的结构特点说明如下：

用一条中部为实心圆柱体，前端部为半球体，前部和后部分别有孔道〔C〕和〔F〕，孔道〔C〕的管壁上有若干个小孔〔A〕，孔道〔F〕的管壁上有一个或几个小孔〔E〕的管子为内管〔1〕，用以感受流体全压Pt。内管上小孔〔A〕的左右一段管壁的外圆上加工有螺旋形槽道，此段长度与电阻应变管〔3〕的薄壁管段长度相对应。电阻应变管〔3〕套装在内管的外面。应变管的薄壁管段的中间横截面处在内管上小孔〔A〕的位置上。应变管的前、后厚壁管段分别与内管固定密封。外管〔2〕的前端与内管的半球形头部固定密封，外管后端与连接件〔4〕固定密封，外管的管壁上开有小孔〔B〕。连接件上的内孔与内管后部的外圆相配合。应变管的电阻引出线经内管后部管壁上的小孔〔E〕穿入孔道〔F〕中引出，小孔〔E〕和孔道〔F〕用胶密封，固定引出线。这样，由内管〔1〕、外管〔2〕和连接件〔4〕所围成的圆管形空腔中的压力为流体静压Ps，它作用于应变管〔3〕的外壁上；内管的孔道〔C〕感受流体全压Pt。该压力经所述的小孔〔A〕和螺旋形槽道作用于应变管薄壁管段的内壁上。应变管电阻变化的大小反映着压差（Pt－Ps）的大小，由此实现流速的测量。

弯形管接头〔6〕、长管〔8〕按使用和安装要求设计。〔7〕为引出电缆线，〔9〕为电缆插头。

上述应变管流速传感器方案，也可用下述结构形式来实现：在内管〔1〕上制作出薄壁管段，并在其上缠绕金属电阻丝或制作出金属膜螺旋线。则内管本身兼作为电阻应变管。此时内管孔道〔C〕的管壁上不开小孔〔A〕。内管〔1〕上其余部分的结构和形状，外管〔2〕和连接件〔4〕等的结构、形状和装配要求均与前述方案相同。

本实用新型的应变管流速传感器，与现有皮托管一样都是采用压差原理的流速敏感装置，但两者把感受的压差转换成电参数或电量的方式是不同的。为了测量全压Pt和静压Ps，现有皮托管须用两条导管把把待测流体介质引出外部。在外部又须用电子差压计来测量压差，再确定流速；本实用新型是采用电阻应变管把压差的大小及其变化直接转换成电阻的变化。只需用导线将应变管电阻引出外部即可经电路测量来确定流速。因此，应变管流速传感器的结构、安装和使用较之皮托管大为简化。由于结构上的简化，采用本实用新型很容易构成用作多点，多方向流速测量的组合式流速传感器；又由于电阻应变管的灵敏度可以做得很高，易于实现微压测量，这就使应变管流速传感器易于实现低流速测量。此外，成本也低。总之，本实用新型的应变管流速传感器较为理想地克服了现有皮托管的弱点和缺点，能较好地满足工程测量、航空气速测量和现代科学研究的需要。

附图说明：

图1，本实用新型应变管流速传感器的结构装配图。

图中，主要零件是：1、内管；2、外管；3、电阻应变变管；4、连接件。其中：A、内管前部孔道〔C〕管壁上的小孔；B，外管管壁上的小孔；C、内管前部的孔道；D、内管、外管和连接件所围成的圆管形空腔；E、内管后部孔道〔F〕管壁上的小孔；F、内管后部的孔道。其余零件有：5、密封垫圈；6、弯形管接头；7、引出电缆；8、长管；9、电缆插头。

图示左方为“前”，右方为“后”。

图2，图1的H－H剖面图。

图中所示符号意义与图1相同。

图3，本实用新型应变管流速传感器。