CN101354273A - 复合式气体流量测量方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合式气体流量测量方法及其装置,在带温度传感器与压力传感器的机械式气体流量测量装置上并接旁路管,旁路管上设有MEMS流量传感器,温度传感器、压力传感器、机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器均连接数据处理系统,数据处理系统连接数据显示系统,温度传感器、压力传感器、机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器的所测数据经过数据处理系统处理后通过数据显示系统显示出气体流量数据。它有效地解决目前气体流量测量装置存在的量程比窄,适用范围小以及测量精度低、可靠性差的问题,本发明结构简单、成本低,值得相关行业推广使用。

Description

复合式气体流量测量方法及其装置
技术领域
本发明涉及气体流量测量领域,尤其是涉及一种量程比宽、测量精度高、可靠性好的复合式气体流量测量方法及其装置。
背景技术
众所周知,现在用以测量气体流量的方法有很多种,相应的测试装置也多种多样,但每种装置都有其测试的局限性,比如机械式气体流量测量装置在气体流速较大的情况下性能稳定,测量精度也比较高,但机械式气体流量测量装置在气体流速较小时误差较大,例如涡街式的气体流量测量装置在气体流速小于5米每秒时几乎无法进行准确的测量,而热式气体流量测量装置适合在气体流速较小时的测量,在气体流速较大时其误差较大。因此,单一的气体流量测量装置较难做到宽量程比、高精度的测量。公开日为2001年1月31日、公开号为CN1282417的专利文件公开了一种可以在宽的流量范围上精确测定流量的流量计,它是在配管的流路内设置小流量用测量区域和大流量用测量区域。在小流量用测量区域内,设置将流路分割为多个小流路并对气体的流进行整流的整流过滤器。分别流过多个小流路的气体的各平均流速基本相等。气体的一部分,到达在小流量用流速传感器的两侧立式设置的喷嘴,借助于该喷嘴的作用进行加速。小流量用测量区域的小流量用流速传感器,在小流量区段上,输出与通过小流路并由喷嘴加速后的气体的流速对应的信号,大流量用测量区域的大流量用流速传感器,在大量区段上,输出与气体的流速对应的信号。上述装置虽然在一定程度上扩展了量程比,提高了测量精度,但是该装置结构较为复杂,制作成本较高,同时,该装置在实际应用中,流态变化的影响也难以完全消除。
发明内容
本发明为解决目前气体流量测量装置存在的量程比窄、适用范围小的问题而提供一种量程比宽、适用范围广的复合式气体流量测量方法及其装置。
本发明的另一个目的是为解决目前气体流量测量装置存在的测量精度低、可靠性差的问题而提供一种测量精度高、可靠性好复合式气体流量测量方法及其装置。
本发明为达到上述技术目的所采用的具体技术方案为:复合式气体流量测量方法是:在带温度传感器与压力传感器的机械式气体流量测量装置上并接旁路管,旁路管上设有MEMS流量传感器,温度传感器、压力传感器、机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器均连接数据处理系统,数据处理系统连接数据显示系统,温度传感器、压力传感器、机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器的所测数据经过数据处理系统处理后通过数据显示系统显示出气体流量数据。在机械式气体流量测量装置上并接旁路管,并旁路管上设置MEMS流量传感器,将两种流量测量装置的所测数据通过数据处理系统处理,最后通过显示系统显示出气体流量数据,将在大流速时稳定性与准确性较高机械式气体流量测量装置与在测量小流速时具有明显优势的MEMS流量传感器有机结合,不但有效展宽了气体流量测量装置的量程比,扩展了气体流量测量装置的适用范围,而且数据处理系统在数据处理过程中,综合考虑了两套测量装置的测量数据,从而也提高了气体流量的测量精度,此外,由于两套测量装置同时工作,大大提高了整个气体流量测量装置的可靠性。
作为一种优选方法,复合式气体流量测量方法是数据处理系统对机械式气体流量测量装置的所测数据经过温度、压力补偿后与MEMS流量传感器的数据进行综合分析处理,气体流速较小时,以MEMS流量传感器的数据为准,气体流速较大时,以机械式气体流量测量装置的数据为准,在机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器的量程重叠部分,根据气体流速大小对机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器的数据按比例加权后进行相加处理。这样的处理方式,使得MEMS流量传感器在流速较大状态以及机械式气体流量测量装置在流速较小状态下产生的较大误差得到了一定程度的补偿,提高了气体流量的测量精度。
作为一种优选方法,当机械式气体流量测量装置无测量数据时,数据处理系统以MEMS流量传感器的数据为准,MEMS流量传感器无测量数据时,数据处理系统以机械式气体流量测量装置的数据为准。在缺少一路测量数据的情况下,数据处理系统以剩下的一路测量数据为准,这种数据处理方法只根据实时测量数据进行处理,数据处理系统的程序结构简单。
作为另一种可选方法,机械式气体流量测量装置或MEMS流量传感器无测量数据时,数据处理系统根据剩下的一路测量数据并按事先设定的加权曲线来确定最后的气体流量数据。这种数据处理方法根据实时测量数据并结合事先设定的加权曲线数据进行处理,数据处理系统需存储事先设定的加权曲线数据,程序结构相对复杂。
一种复合式气体流量测量装置,在带温度传感器与压力传感器的机械式气体流量测量装置上并接旁路管,旁路管上设有MEMS流量传感器,温度传感器、压力传感器、机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器均连接数据处理系统,数据处理系统连接数据显示系统。在传统的机械式气体流量测量装置上并接旁路管,并在旁路管内设置MEMS流量传感器,用两种测量装置对气体流量同时进行测量,将所测数据根据两种测量装置在不同流速条件下的测量优势通过数据处理系统进行综合处理,最后在数据显示系统上显示出测量数据。这种气体流量测量机构,将在大流速时稳定性与准确性较高机械式气体流量测量装置与在测量小流速时具有明显优势的MEMS流量传感器有机结合,不但有效展宽了气体流量测量装置的量程比,而且数据处理系统在数据处理过程中,综合考虑了两套测量装置的测量数据,从而也提高了气体流量的测量精度,此外,由于两套测量装置同时工作,大大提高了整个气体流量测量装置的可靠性。
旁路管的进口位于机械式气体流量测量装置的气流上游侧,旁路管的出口位于机械式气体流量测量装置的气流下游侧,作为优选,旁路管的内径为2至10毫米。旁路管是利用主管道气体进出口的压差进行气体流量测量的,因此,旁路管的进口位于机械式气体流量测量装置的气流上游侧,旁路管的出口位于机械式气体流量测量装置的气流下游侧。对于直径较大的主管道,可以采用内径相对较大的旁路管,而对于直径较小的主管道,则应采用内径相对较小的旁路管,从而使旁路管的横截面积远远小于主管道,使其对主管道上的机械式气体流量测量装置几乎不产生影响。
作为优选,机械式气体流量测量装置的气流上游侧设有均速管总压取压孔,均速管的出口端与旁路管的进口相连接,旁路管的出口位于机械式气体流量测量装置的气流下游侧。均速管测量方式的优点是可以测量管内截面的平均流速,不受流态畸变的影响从而提高测量精度,同时也减少了测量管内流体中的杂质对MEMS流量传感器的直接冲击与污染,延长了MEMS流量传感器的使用寿命。
作为优选,机械式气体流量测量装置为速度式、差压式气体体积流量测量装置。复合式气体流量测量装置所采用的并接旁路管、在旁路管内设置MEMS流量传感器的复合测量方式,适用于所有在进气侧与出气侧之间存在压差的机械式气体流量测量装置。
本发明的有益效果是:它有效地解决目前气体流量测量装置存在的量程比窄,适用范围小问题。同时,也解决了目前气体流量测量装置存在的测量精度低、可靠性差的问题,本发明结构简单、成本低,值得相关行业推广使用。
附图说明
图1是本发明复合式气体流量测量装置的一种结构示意图。
图2是本发明复合式气体流量测量装置的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图对本发明技术方案的具体实施方式作进一步的说明。
实施例1
实施例1的复合式气体流量测量方法为:在带温度传感器与压力传感器的机械式气体流量测量装置上并接旁路管,旁路管上设有MEMS流量传感器,温度传感器、压力传感器、机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器均连接数据处理系统,数据处理系统连接数据显示系统,温度传感器、压力传感器、机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器的所测数据经过数据处理系统处理后通过数据显示系统显示出气体流量数据。数据处理系统对机械式气体流量测量装置的所测数据经过温度、压力补偿后与MEMS流量传感器的数据进行综合分析处理,气体流速较小时,以MEMS流量传感器的数据为准,气体流速较大时,以机械式气体流量测量装置的数据为准,在机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器的量程重叠部分,根据气体流速的大小对机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器的数据按比例加权后进行相加处理。当机械式气体流量测量装置无测量数据时,数据处理系统以MEMS流量传感器的数据为准,MEMS流量传感器无测量数据时,数据处理系统以机械式气体流量测量装置的数据为准。
实施例1的复合式气体流量测量装置如图1所示,复合式气体流量测量装置是在表体1上带温度传感器7与压力传感器2的涡街式气体流量测量装置上并接旁路管8,旁路管8的进口3位于涡旋发生体4的气流上游侧,旁路管的出口6位于涡街频率检测器5的气流下游侧,旁路管8的内径为5毫米,旁路管8上设有MEMS流量传感器9。涡街式气体流量测量装置上的温度传感器7、压力传感器2、涡街频率检测器5及MEMS流量传感器9均连接数据处理系统10,数据处理系统10连接数据显示系统11,数据处理系统10上还设有输入输出接口12,整个复合式气体流量测量装置采用专用电源供电。
实施例2
实施例2采用机械式气体流量测量装置或MEMS流量传感器无测量数据时,数据处理系统根据剩下的一路测量数据并按事先设定的加权曲线来确定最后的气体流量数据的测量方法,其余的方法和实施例1相同。
实施例2的复合式气体流量测量装置如图2所示,复合式气体流量测量装置是在表体1上带温度传感器7与压力传感器2的涡街式气体流量测量装置上并接旁路管8,在涡旋发生体4上按均速管总压取压孔的孔位要求设置均速管14及取压孔13,均速管14的出口端与旁路管8的进口3相连接,旁路管8的出口6位于涡街频率检测器5的气流下游侧,其余和实施例1相同。
复合式气体流量测量装置使用时,被测气体的绝大部分流经主管道的机械式气体流量测量装置,少量的气体在主管道气体测量装置两端的压差作用下流经旁路管,主管道气体测量装置的所测流量数据根据同步测得的主管道压力及温度数据由数据处理系统进行温压补偿处理后转换为标况体积数据,流经旁路管的少量气体则通过MEMS流量传感器进行气体流量的另一路测量,MEMS流量传感器的测量数据可以直接标定为标况体积数据,从而使两路气体流量测量均实现标方测量,使两种测量方式有机的结合到一起。数据处理系统根据两路测量装置在不同流速下的测量特点,对其所测数据进行综合分析处理,并通过显示系统显示出最终气体流量数据。从而实现了宽量程比、高精度、高可靠性的标况流量测量,它符合现代气体流量质量计量要求的发展趋势。

Claims (8)

1.一种复合式气体流量测量方法,其特征是:在带温度传感器与压力传感器的机械式气体流量测量装置上并接旁路管,旁路管上设有MEMS流量传感器,温度传感器、压力传感器、机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器均连接数据处理系统,数据处理系统连接数据显示系统,温度传感器、压力传感器、机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器的所测数据经过数据处理系统处理后通过数据显示系统显示出气体流量数据。
2.根据权利要求1所述的复合式气体流量测量方法,其特征在于数据处理系统对机械式气体流量测量装置的所测数据经过温度、压力补偿后与MEMS流量传感器的数据进行综合分析处理,气体流速较小时,以MEMS流量传感器的数据为准,气体流速较大时,以机械式气体流量测量装置的数据为准,在机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器的量程重叠部分,根据气体流速大小对机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器的数据按比例加权后进行相加处理。
3.根据权利要求1所述的复合式气体流量测量方法,其特征在于机械式气体流量测量装置无测量数据时,数据处理系统以MEMS流量传感器的数据为准,MEMS流量传感器无测量数据时,数据处理系统以机械式气体流量测量装置的数据为准。
4.根据权利要求1所述的复合式气体流量测量方法,其特征在于机械式气体流量测量装置或MEMS流量传感器无测量数据时,数据处理系统根据剩下的一路测量数据并按事先设定的加权曲线来确定最后的气体流量数据。
5.一种复合式气体流量测量装置,其特征是:在带温度传感器与压力传感器的机械式气体流量测量装置上并接旁路管,旁路管上设有MEMS流量传感器,温度传感器、压力传感器、机械式气体流量测量装置及MEMS流量传感器均连接数据处理系统,数据处理系统连接数据显示系统。
6.根据权利要求5所述的复合式气体流量测量装置,其特征在于所述旁路管的进口位于机械式气体流量测量装置的气流上游侧,旁路管的出口位于机械式气体流量测量装置的气流下游侧,旁路管的内径为2至10毫米。
7.根据权利要求5所述的复合式气体流量测量装置,其特征在于所述机械式气体流量测量装置的气流上游侧设有均速管总压取压孔,均速管的出口端与旁路管的进口相连接,旁路管的出口位于机械式气体流量测量装置的气流下游侧。
8.根据权利要求5或6或7所述的复合式气体流量测量装置,其特征在于所述的机械式气体流量测量装置为速度式、差压式气体体积流量测量装置。
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