CN100582498C - 基于mems插入式流量传感器的液压系统功率测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压系统功率测量装置，尤其是基于MEMS插入式流量传感器的液压系统功率测量装置。该装置主要由测量管、探头、固定装置、流量计二次仪表、封装结构、MEMS敏感芯体、信号线、高压取压口、低压取压口，压力传感器和信号采集处理设备构成。流量测量装置将MEMS敏感芯体置于插入式流量计探头内部，取消了传统插入式流量计需要引压到管外的结构。压力传感器测量所在管路的压力信号。根据流量—压力—功率数学关系模型，实现对液压系统功率的测量。本发明实现了液压系统流量、压力以及功率的在线测量，为液压系统状态监测以及故障诊断提供了合适的解决方案。

Description

基于MEMS插入式流量传感器的液压系统功率测量装置
技术领域
本发明涉及一种液压系统功率测量装置，尤其涉及基于MEMS插入式流量传感器的液压系统功率测量装置。
背景技术
目前在管路中对流体进行测量的方法中，只能进行压力测量、温度测量及流量测量，流量测量也只是应用容积式、孔板式、电磁式、涡轮式以及超声式原理的测量装置。现有的各种测量仪器无法直接在线应用于功率测量，在线功率测量存在着无法克服的技术困难。针对现有技术所存在的问题，研制一种液压系统在线功率测量的装置，以克服现存的问题是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于MEMS插入式流量传感器的液压系统功率测量装置，即通过液压系统管道内工作介质的流量测量、压力场测量进而实现液压系统管道内液压功率的测量装置。
本发明的技术方案是：基于MEMS插入式流量传感器的液压系统功率测量装置该装置由测量管1、探头2、固定装置3、高压取压口8、低压取压口9，压力传感器10、信号采集处理设备11及流量传感器部分的封装结构5、MEMS敏感芯体6、信号线7、流量计二次仪表4构成；探头2通过固定装置3固定在测量管1内部；MEMS敏感芯体6被封装在封装结构5内部进行测量；封装结构5固定在探头2内部，开口处分别与高压取压口8和低压取压口9相通；高压取压口8与低压取压口9均设计在探头2上，位于测量管1内部；MEMS敏感芯体6的两个取压管分别经高压取压口8和低压取压口9接触高压和低压流体；信号线7与MEMS敏感芯体6连接后引出测量管1至流量计二次仪表4；压力传感器10测量测量管1的压力信号；信号采集处理设备11接收来自流量计二次仪表4的流量信号和压力传感器10的压力信号，并将二者经过处理后得到功率信号。所述的MEMS敏感芯体6为硅微压阻式、压电式或电容式的微型压力/压差敏感芯体。
本发明的原理是：根据伯努利方程可知，流体流过探头时会产生对应于流量大小的压力差信号，用MEMS敏感芯体6测得该压力差信号，并通过信号线7引出测量管1送至流量计二次仪表4。压力可以直接由压力传感器10测得。根据流量-压力-功率数学关系模型和现场实际标定，可以实现对流量的动态和稳态测量。
根据公式：
P＝Q×p
其中：
P-液压功率
Q-管道内液体流量
p-管道在该点处压力
本发明的有益效果是：提出一种新的流量测量方法，以此为基础实现了液压系统功率的在线测量，为液压系统状态监测和故障诊断等需要提供测试装置。通过流量和压力的测量，结束了液压系统在线功率测量无法实现的局面。
附图说明
图1为本发明基于MEMS插入式流量传感器的液压系统功率测量装置实施例1的示意图；
图2为本发明型基于MEMS插入式流量传感器的液压系统功率测量装置实施例2的示意图。
图中：1、测量管，2、探头，3、固定装置，4、流量计二次仪表，5、封装结构，6、MEMS敏感芯体，7、信号线，8、高压取压口，9、低压取压口，10、压力传感器，11、信号采集处理设备。
具体实施方式
实施例1
如附图1所示，探头2通过固定装置3固定在测量管1内部，探头2前后分别有高压取压口8和低压取压口9；MEMS敏感芯体6被封装封装结构5中，置于探头2内；信号线7与MEMS敏感芯体6连接后引出测量管1。测量管1中的流体流经探头2时，在探头2前部产生高压区域，在探头2后部产生低压区域，根据伯努力原理可知，此探头2前后产生对应于流量大小的压力差，被MEMS敏感芯体6测得并通过信号线7引出测量管1送至流量计二次仪表4。根据流量-差压数学关系模型和现场实际标定，可以实现对流量的动态和稳态测量。压力传感器10测取管路中该点的压力。压力信号与流量信号同时送入信号采集处理设备11中，得到功率信号。
实施例2
如附图2所示，探头2通过固定装置3固定在测量管1内部，探头2前部和下部分别有高压取压口8和低压取压口9；MEMS敏感芯体6被封装封装结构5中，置于探头2内；信号线7与MEMS敏感芯体6连接后引出测量管1。测量管1中的流体流经探头2时，在探头2前部产生高压区域，在探头2下部产生低压区域，根据伯努力原理可知，此探头2前部和下部产生对应于流量大小的压力差，被MEMS敏感芯体6测得并通过信号线7引出测量管1送至流量计二次仪表4。根据流量-差压数学关系模型和现场实际标定，可以实现对流量的动态和稳态测量。压力传感器10测取管路中该点的压力。压力信号与流量信号同时送入信号采集处理设备11中，得到功率信号。

Claims (2)

1、基于MEMS插入式流量传感器的液压系统功率测量装置，其特征在于，该装置由测量管(1)、探头(2)、固定装置(3)、高压取压口(8)、低压取压口(9)，压力传感器(10)、信号采集处理设备(11)及流量传感器部分的MEMS敏感芯体(6)、封装结构(5)、信号线(7)、流量计二次仪表(4)构成；探头(2)通过固定装置(3)固定在测量管(1)内部；MEMS敏感芯体(6)被封装在封装结构(5)内部进行测量；封装结构(5)固定在探头(2)内部，封装结构(5)开口处分别与高压取压口(8)和低压取压口(9)相通；高压取压口(8)与低压取压口(9)均设计在探头(2)上，位于测量管(1)内部；MEMS敏感芯体(6)的两个取压管分别经高压取压口(8)和低压取压口(9)接触高压和低压流体；信号线(7)与MEMS敏感芯体(6)连接后引出测量管(1)至流量计二次仪表(4)；流量计二次仪表(4)和压力传感器(10)与信号采集处理设备(11)连接。
2、根据权利要求1所述的基于MEMS插入式流量传感器的液压系统功率测量装置，其特征在于，所述的MEMS敏感芯体(6)为硅微压阻式、压电式或电容式的微型压力/压差敏感芯体。
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