CN101349296A - 基于mems异径管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异径管流量传感器的液压系统功率测量装置。该装置主要由流量传感器，压力传感器，信号处理单元三大部分组成。流量测量装置将MEMS敏感芯体置于异径管内部，取消了传统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
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异径管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、温度测量或流量测量，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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于MEMS异径管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方法。
本发明的技术方案是：基于MEMS异径管流量传感器的液压系统功率测量装置，该装置由测量管1、异径管2、支撑架5、信号采集处理设备7、压力传感器8及流量传感器部分的MEMS敏感芯体3、信号线4、流量计二次仪表6构成；异径管2通过支撑架5固定在测量管1内部与测量管1保持同轴，异径管2开口方向与液流方向相反；MEMS敏感芯体3封装在异径管2壁上进行测量；MEMS敏感芯体3的两个压力测量口分别接触高压、低压流体；信号线4与MEMS敏感芯体3连接后引出测量管1至流量计二次仪表6；流量计二次仪表6和压力传感器8与信号采集处理设备7连接。所述的MEMS敏感芯体3为硅微压阻式、压电式或电容式微型压力/压差敏感芯体。
本发明的原理是：根据伯努利方程可知，流体流过异径管2时在异径管内外两侧会产生对应于流量大小的压力差信号，该压力差信号被MEMS敏感芯体3测得并通过信号线4引出测量管1送至流量计二次仪表6。根据下面的流量——压差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。
其流量方程为：
式中：ΔP——异径管节流后产生的压力差
ρ——流体密度
r———测量管道半径
Q———流体体积流量
再结合压力传感器8测得的压力，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
即可得到功率。
本发明的有益效果是：提出了一种新的流量测量方法，在此的基础上，实现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异径管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为本发明基于MEMS异径管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、异径管，3、MEMS敏感芯体，4、信号线，5、支撑架，6、流量计二次仪表，7、信号采集处理设备，8、压力传感器。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，异径管2由支撑架5同轴固定在测量管1内部；MEMS敏感芯体3封装嵌在异径管2粗管侧壁上并与其保持密封；当测量管1中的流体流经异径管2结构时，异径管2外的流体受到压缩作用，内部流体受到扩张作用。根据伯努力原理可知，该异径管2内外产生对应于流量大小的压力差，该压力差被MEMS敏感芯体3测得并通过信号线4引出测量管1送至流量计二次仪表6。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8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7中，得到功率信号。
实施例2
如图2所示，异径管2由支撑架5同轴固定在测量管1内部；MEMS敏感芯体3封装嵌在异径管2倾斜段侧壁上并与其保持密封；当测量管1中的流体流经异径管2结构时，异径管2外的流体受到压缩作用，内部流体受到扩张作用。根据伯努力原理可知，该异径管2内外产生对应于流量大小的压力差，该压力差被MEMS敏感芯体3测得并通过信号线4引出测量管1送至流量计二次仪表6。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8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7中，得到功率信号。
Claims (2)
1、基于MEMS异径管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)、异径管(2)、支撑架(5)、信号采集处理设备(7)、压力传感器(8)及流量传感器部分的MEMS敏感芯体(3)、信号线(4)、流量计二次仪表(6)构成；异径管(2)通过支撑架(5)固定在测量管(1)内部与测量管(1)保持同轴，异径管(2)开口方向与液流方向相反；MEMS敏感芯体(3)封装在异径管(2)壁上进行测量MEMS敏感芯体(3)的两个压力测量口分别接触高压、低压流体；信号线(4)与MEMS敏感芯体(3)连接后引出测量管(1)至流量计二次仪表(6)；流量计二次仪表(6)和压力传感器(8)与信号采集处理设备(7)连接。
2、根据权利要求1所述的基于MEMS异径管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(3)为硅微压阻式、压电式或电容式微型压力/压差敏感芯体。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN103697951A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-04-02 | 苏州瑞尔维电子科技有限公司 | 流量测量装置 |
| CN104937286A (zh) * | 2012-11-20 | 2015-09-23 | 罗伯特·博世有限公司 | 可信度检验方法 |
| CN109029835A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-12-18 | 中广核研究院有限公司 | 流体静压测量装置 |
| CN117329202A (zh) * | 2023-10-16 | 2024-01-02 | 大连理工大学人工智能大连研究院 | 一种液压系统功率在线监测变径接头及其监测方法 |
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2008
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