[发明专利]一种内外管式气体流量计及流量检测方法

摘要

本发明提供了一种内外管式气体流量计及流量检测方法。所述内外管式气体流量计是在外管内设置与外管等长的内管，并在内管的两端设置支架，以保证测量过程中内管固定不动，减小内管的扰动现象；同时在内管的同一截面上均匀开四个测压孔，在相对的两个测压孔内嵌置正向应力的应变片，在另外两个测压孔内嵌置负向应力的应变片，四个应变片构成全桥差动结构，相当于在内管上内置压力传感器。当气体流过时，应变片由于应变效应阻值发生变化，在应变片上加载电压，通过信号采集与放大电路采集得到电压值，采集得到的电压值即反映了内外管间的差压信息，通过差压信息即可计算得出气体的流量。本发明结构简单，设计合理，最终测量结果准确、可靠。

主权项

1.一种内外管式气体流量计，其特征是，包括：外管，为水平设置的圆直管结构；内管，置于所述外管内，且位于所述外管的轴心线上；所述内管包括依次连接的大口径管、收缩管和小口径管；所述大口径管和所述小口径管的端部分别与所述外管的两端对齐；在大口径管或小口径管上的同一横截面上均匀开设四个测压孔，在四个测压孔内分别嵌置一个可对测压孔封堵的圆形薄板；在其中两个相对的圆形薄板的内侧面分别贴附有正向应力的应变片，在另外两个相对的圆形薄板的内侧面分别贴附有负向应力的应变片；四个应变片通过导线与电源以及信号采集与放大电路相接；支架，设置在所述外管与所述内管之间的两端部位，用于对所述内管进行支撑和固定；所述支架包括箍带及设置在所述箍带外侧壁上的支撑肋板，所述箍带套接在所述内管两端的外侧壁上，所述支撑肋板的端部嵌接在所述外管的内壁上；电源，用于给四个应变片提供工作电压；信号采集与放大电路，用于采集四个应变片输出的电压信号并进行放大；以及数据处理电路，用于将信号采集与放大电路输出的电压信号转化为差压信号，并根据差压信号计算气体的流量；电压信号转化为差压信号的计算公式为：式(1)中，ΔP为转化后的内、外管间的差压，CS为修正系数，h为圆形薄板的厚度，E为应变片的杨氏模量，UO为信号采集与放大电路输出的电压，K为应变片的应变灵敏系数，R为圆形薄板的半径，μ为圆形薄板的泊松系数，U为电源施加在应变片上的工作电压；根据差压信号计算气体的流量，具体计算公式为：式(2)中，Qm是气体的质量流量，C为流出系数，ε为气体的可膨胀系数，β为节流比，A为外管内腔的横截面面积，ρ为上游气体的密度，ΔP为根据式(1)计算所得的内、外管间的差压；所述大口径管的外壁与所述外管的内壁之间的距离大于1mm；节流比β大于0.4且小于0.7。