CN101393043A - 一种高频响应流量计及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于气动系统气体流量测量领域，实现了一种高频响应流量传感器及其测量方法。发明内容主要涉及高频脉动流量的测量的方法及其实现装置。该发明根据层流气体流经传感器层流元件前后的压力差与其体积流量之间的线性关系，利用由多个细管组成的层流元件使管道内的气体由湍流变为层流，压力传感器测量层流元件两端的压差，依此可以求出高频变化气体的体积流量。与传统的流量传感器相比，该流量传感器及其测量方法可以具有高频响应，可以用于测量高频变化气体的体积流量。

Description

一种高频响应流量计及其测量方法

本发明属于气动系统气体流量测量领域，涉及一种具有高频响应的流量传感器及其测量方法。

背景技术

气体流量的测量是气动系统节能领域的关键技术。气体流量是气动系统中的关键参数，是分析和研究气动系统的基础，气体流量传感器在许多工业和民用场合使用广泛。

现有的流量传感器在测量高脉动频率管道流量表现出响应慢，测量测量误差大的缺点，其原因是高脉动频率的气流处湍流状态，流场不稳定。针对这一情况，本发明提出的流量传感器及其测量方法，将管道内气体由湍流变为层流，可以用于精确测量脉动频率高达50Hz气体流量。

发明内容

本发明为解决的上述的技术问题而提供一种高频响应流量传感器及其测量方法，其能测量在高脉动频率流量。

本发明的技术方案是：对于本发明的高频响应流量测量方法来说，上述技术问题是通过以下原理解决的：

1.气流层流化原理

由流体力学理论：当雷诺数R_e<2300时，管内流动处于层流状态。

由式(1)

$R_e=\frac{\mathrm{\&rho;ud}}{\mathrm{\&mu;}}---\left(1\right)$

式中d是管路的直径，u是气体流速，ρ是气体密度，μ是运动粘度可知减小管径d可以减小雷诺数使流态处于层流。

2.流量测量原理

在层流的条件下，气体流过管路的流量可以表达为式(2)

$Q=-\frac{{\mathrm{\&pi;d}}^4}{128\mathrm{\&mu;}}\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{dx}}=\frac{{\mathrm{\&pi;d}}^4\mathrm{\&Delta;P}}{128\mathrm{\&mu;L}}---\left(2\right)$

式中ΔP是流量计上下流压差，d是流量计细管的直径，L是流量计细管的长度，μ是运动粘度。

通过测量ΔP来测量气体流量Q。

附图说明

图1是本发明高频响应流量计层流化元件的结构简图：

1——过滤网；2——测压接口；3——细管组

图2为本发明测量系统的简图：

1——层流化元件；2——压力传感器；3——压力传感器；

4——运算器，5——显示器。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的说明。

如图2高频响应流量计包括：层流化元件(1)，压力传感器(2)(3)，运算器(4)，显示器(5)。高频脉动的气流经过滤网(1)流入细管组(3)，细管组(3)是由多根细管组成，细管直径很小是为了降低气流雷诺数使气流由湍流变为层流，为防止被气体中杂质颗粒堵死，在流量计入口测设置了过滤网(1)，压力传感器(2)(3)分别连接于测压接口(2)，分别测量层流元件两端的压力，压力信号输入运算器(4)，运算器(4)中存储计算流量的程序，通过计算得到流量值输出到显示器(5)。实现了高频脉动气流的测量。

本发明的优点是：与传统的流量传感器相比，本发明具有高频响应，对于测量高频脉动的湍流气体流量具有很好的精度，测量的湍流气流最大脉动频率为50Hz。

Claims (2)

1、一种具有高频响应流量计及其测量方法，其特征在于：采用层流化元件将高频脉动气流由湍流变为层流，提高流量计测量高频流量的精度。

2、实现权利要求1中的层流化元件，其特征在于：其包括多个细管(3)排列而成，其轴向方向平行于气体流动方向，安装于流量计管道内部。能实现将高频脉动气流由湍流变为层流。

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