專利名稱：一種基于非介入熱式動態(tài)測量原理的流量計助手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣動系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域，涉及一種基于非介入熱式動態(tài)測量原理的流量計助手。
背景技術(shù)：
氣體作為一種能源存在的形態(tài)或能量的載體，在工業(yè)中的應(yīng)用愈來愈廣，而在氣動系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域中，氣體流量是氣動系統(tǒng)中的重要參數(shù)，其測量是關(guān)鍵技術(shù)，氣體流量計在許多工業(yè)和民用場合使用廣泛。目前，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的氣體流量計，其測量范圍均有限，大多數(shù)儀表在安裝之前由于難以預估管道內(nèi)的氣體流量變化范圍甚至沒有考慮過測量范圍的有限性，導致在使用過程中的量程不匹配，造成儀表的毀壞、成本的損失及能源的浪費等等。因此，在正式安裝流量計前，需要通過一定的技術(shù)手段獲得被測管道內(nèi)氣體流量大致的變化范圍，然后根據(jù)量程匹配的原則，選用合適的流量計。本發(fā)明提出一種根據(jù)非介入熱式動態(tài)測量原理的管外夾持式流量計助手，裝置直接安裝在被測管道外部，使用方便。該發(fā)明為流量計的正確選用提供了有效的量程參考，并且在對于測量精度及響應(yīng)時間要求不高的場合，可設(shè)定較高解算速度，直接作為流量計使用，符合工業(yè)現(xiàn)場對管道氣體流量的臨時測量要求

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免流量計直接接入管道而提供一種安裝方便、操作簡單、滿足節(jié)能要求的氣體流量測量裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案
利用熱脈沖的動態(tài)特性測量氣體流量的方法，其測量過程如下 a) 儀器上電，根據(jù)現(xiàn)場要求，設(shè)定流量解算速度，以百分比表示，實際上即設(shè)定閾值截取線(16)的高低，顯然該直線越高，儀器解算速度越高，但誤差也同樣偏大。此后由處理機(6)發(fā)送電脈沖加熱信號給驅(qū)動電路(5)，驅(qū)動熱流閥O)為加熱工位，熱量導通方向為加熱器(3)至管道外壁(1)，同時加熱器(3)工作，產(chǎn)生加熱上升沿，由于加熱器(3)為線熱源，則管壁處的熱量主要沿管壁母線傳播，管壁周向的溫度梯度可以忽略；然后，處理機發(fā)送電脈沖制冷信號給驅(qū)動電路(5)，切換熱流閥( 為制冷工位，熱量導通方向為管道外壁(1)至加熱器(3)，同時加熱器C3)停止工作，散熱器(4)工作，產(chǎn)生冷卻下降沿信號。這樣，實現(xiàn)了沿管道母線方向傳播的熱脈沖的產(chǎn)生。b) 位于加熱器上游段的溫度探測裝置主要由溫度傳感器(10/11)組成，其測量管壁外側(cè)，由氣流影響后的熱脈沖信號，并將測量數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換器(8/9)，傳送給處理機(6)?；谝陨蠝y量值，根據(jù)流量與動態(tài)特性間的關(guān)系，及按照所設(shè)定的閾值截取線位置，計算溫度信號曲線與閾值截取線之間的面積即積分值，進而解算被測對象的流量仏其中為動態(tài)特性即相對衰減率，Sch為冷卻相對值，Scho為氣體流量為0時的基準值。& 為升溫曲線積分，S。為降溫曲線積分，α為流量修正系數(shù)，該系數(shù)修正由于閾值截取線設(shè)定位置的差異所帶來的偏差。由/,其中 v ..(1)
由氣體流量公式得-Q-a fK(2)
￥ S f S
由式⑴，(2)解算氣體流量Q可得Q = 湘‘￡ ‘ * 本發(fā)明的優(yōu)點
針對工業(yè)現(xiàn)場氣體流量計安裝前的流量預測問題，提出了一種基于非介入熱式動態(tài)測量原理的流量測量輔助儀器，其作為一種管外測量手段，新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)最大的不同在于無需接入管道中，沒有現(xiàn)今串聯(lián)式儀表存在的由于流體與儀表直接接觸帶來的所有問題；充分利用溫度場的動態(tài)特征，可在較短的時間內(nèi)獲得被測流量數(shù)據(jù)；操作方便，安裝拆卸便捷。


圖1是本發(fā)明流量儀器的結(jié)構(gòu)簡圖。1—管道外壁；2 —熱流閥；3 —加熱器； 4-散熱器； 5 —驅(qū)動電路； 6 —處理機；
7—顯示面板； 8— A/D轉(zhuǎn)換器； 9一 A/D轉(zhuǎn)換器； 10—近端溫度傳感器；11一遠端溫度傳感器；
圖2是本發(fā)明中提及的溫度信號說明簡圖
12—升溫曲線積分； 13 —加熱時間；14一冷卻時間；
15-降溫曲線積分； 16 —閾值截取線； 17 —溫度-時間信號；
具體實施例方式下面對本發(fā)明作進一步的說明。流量計助手由熱脈沖發(fā)生器、溫度探測裝置和控制器構(gòu)成(參見圖1)。1.熱脈沖發(fā)生器，其特征在于
由熱流閥O)、加熱器⑶以及散熱器⑷構(gòu)成。熱流閥⑵主要是由帕爾貼半導體元件組成，加熱器C3)是作為線熱源的陶瓷加熱器組件、散熱器(4)為水冷式高效降溫器件。 熱脈沖發(fā)生器可按要求產(chǎn)生高頻熱脈沖信號，。2.溫度探測裝置，其特征在于
主要由溫度傳感器(10/11)組成，其測量管壁外側(cè)，由氣流影響后的熱脈沖信號，并將測量數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換器(8/9)，傳送給處理機(6)。本發(fā)明之所以采用兩個溫度傳感器 (10/11)，是為了多點測量減小誤差。3.控制器，其特征在于
控制器由驅(qū)動電路(5)、處理機(6)、顯示面板(7)以及A/D轉(zhuǎn)換器(8/9)構(gòu)成。流量計CN 助手的電源接通后，設(shè)定儀器解算速度，隨后開始測量，處理機(6)發(fā)送電信號給驅(qū)動電路 (5)，驅(qū)動熱流閥O)、加熱器(3)、散熱器(4)工作，產(chǎn)生熱脈沖，隨后溫度傳感器(10/11) 測量管壁外側(cè)，由氣流影響后的熱脈沖信號，并將測量數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換器(8/9)，傳送給處理機(6)，最后解算流量，并在顯示面板(7)上顯示測量過程與計算結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種基于非介入熱式動態(tài)測量原理的流量計助手，其特征在于由安裝在管道外壁的熱脈沖發(fā)生器產(chǎn)生高頻熱脈沖并建立管道溫度分布，該信號在沿著管道傳播過程中受到由于氣體流動導致的與管道對流換熱作用，管道溫度分布發(fā)生變化；氣體流量大小與其對熱脈沖發(fā)生器上游管道某點溫度影響是氣體流量與升溫曲線積分&與降溫曲線積分S。所構(gòu)成的相對衰減率 =(其中v )成遞增關(guān)系；位于加熱器上游段的溫度探測裝置接收管道外壁處由氣流影響后的溫度信號，計算相對衰減率根據(jù)遞增關(guān)系， 最后解算出對應(yīng)的流量。
2.權(quán)利要求1中所述的熱脈沖發(fā)生器，其特征在于由處理機(6)發(fā)送電脈沖加熱信號給驅(qū)動電路(5)，切換驅(qū)動熱流閥( 至加熱工位、同時線熱源加熱器(3)以管道的軸向為傳熱方向?qū)艿兰訜幔a(chǎn)生加熱上升沿；然后，處理機(6)發(fā)送電脈沖制冷信號給驅(qū)動電路(5)，切換熱流閥(2)為制冷工位、同時加熱器(3)停止工作、散熱器(4)工作，產(chǎn)生冷卻下降沿信號，實現(xiàn)了沿管道軸向方向傳播的熱脈沖的產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明屬于氣動系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域，實現(xiàn)了一種基于非介入熱式動態(tài)測量原理的流量計助手。發(fā)明內(nèi)容主要涉及在氣體管道外壁產(chǎn)生高頻熱脈沖并且讓其沿管道傳播，測量加熱區(qū)域上游段的管道外壁溫度場變化，進而根據(jù)該溫度信號的積分值衰減這一動態(tài)特性，計算氣體流速，從而算出管道中氣體流量范圍的測量方法和測量儀器。本發(fā)明針對流量計安裝的量程預估問題，提出基于熱式動態(tài)測量原理的流量測量儀表。該流量檢測儀為管外夾持安裝方式，裝配拆卸方便，可為管道氣體流量計安裝提供流量參考范圍，另外，在對測量精度及響應(yīng)時間要求不高的場合，可直接作為流量計使用，符合工業(yè)現(xiàn)場對管道氣體流量的臨時測量要求。
文檔編號G01F1/68GK102393227SQ20111034161
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者范子川, 蔡茂林 申請人:蔡茂林