CN101408554A - 具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量气体、液体等流体的流速信号方法技术领域。本发明所述的具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法是通过一个隔热套管使流体在一个方向与流体接触面接触，流体接触面的内侧设有加热器加热，同时还设有温度传感器，温度传感器的热电阻或热电偶与检测电路板连接，将流体检测面检测到的流体流速与热量的关系转换成电流信号，最后经过处理模块显示流量信息。本发明提供的检测流速方法，具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法可以用于单方向流速测量，也可以扩展用于组成2－6个方向的流速测量。可广泛应用于风力发电、气象、汽车、航空器、空气动力学、热工测量、流体力学等领域。

Description

具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法

技术领域

本发明涉及一种测量气体、液体等流体的流速信号方法技术领域。

背景技术

目前，流速测量传感器很多，但都没有方向选择性，即任意方向都可以测量。因此需要一种具有方向选择性，即只测量特定方向的流速，这使得该种传感器有许多特殊的用法，可组合成多种新的流速传感器。可以广泛应用于风力发电、气象、汽车、航空器、空气动力学、热工测量、流体力学等领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法，用于气体、液体等流体的特定方向的流速信息测量。

本发明的构思是：流体的流速与的流体带走流体接触面的热量成正比关系，流体接触面的温度大小与流体流速成正比关系。热电阻或热电偶与检测电路板连接，可将流体检测面检测到的流体流速与热量的关系转换成电流信号。

为实现上述目的，本发明采取的具体技术方案如下：

一种具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法，该方法是通过一个隔热套管使流体在一个方向与流体接触面接触，流体接触面的内侧设有加热器加热，同时还设有温度传感器，温度传感器的热电阻或热电偶与检测电路板连接，将流体检测面检测到的流体流速与热量的关系转换成电流信号，最后经过处理模块显示流量信息。

具体实施时，加热器平行设置于隔热套管内并内缩于隔热套管左端口一定距离，流体接触面设在加热器左端与加热器垂直，使从隔热套管左端口进入的流体与流体接触面接触，并保持热量不流失。

本发明有益效果：本发明提供的具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法，可广泛应用于风力发电、气象、汽车、航空器、空气动力学、热工测量、流体力学等领域。该具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法是通过隔热套管与流体接触面之间平行安装，并保持有一特殊距离实现的，通过检测流体接触面的温度来测量流体流速。该具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法可以用于单方向流速测量，也可以扩展用于组成2-6个方向的流速测量。

附图说明

图1为本发明具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法具体实施方式之一结构示意图。

图2为本发明具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法实施例1中所用到的加热器结构示意图。

图3为本发明具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法实施例1中说说的隔热套管结构示意图。

图4为本发明方具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法实施例1中所说的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图及优选的实施例进一步说明本发明具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法。

实施例1

如图1所示，一个加热器1由加热丝11和受热铜体12组成，加热丝为受热铜体提供热量，受热铜体用于储存热量；一个流体接触面2，与流体接触；一个温度传感器3，设于受热铜体腔体内，并靠近流体接触面2，用于检测流体接触面热流量；一个隔热套管4，加热器1平行设置于隔热套管4内并内缩于隔热套管左端口一定距离；流体接触面2设在加热器1左端与加热器垂直，使从隔热套管左端口进入的流体与流体接触面接触；一个检测电路板5，与温度传感器连接，将流体接触面检测到的流体流速与热量的关系转换成电流信号。

加热丝11、受热铜体12组成的加热器1密封安装于隔热套管4内，与隔热套管平行并与隔热套管的左入口有距离，使得流体只能以与隔热套管平行的方向冲击加热器的流体接触表面2，完成流体与加热器1的热交换。温度传感器热电偶或热电阻3安装于加热器内圆柱形腔体(及受热铜体腔体)内，距离流体接触表面2仅1mm，该温度传感器热电偶或热电阻实时检测流体接触面2的热流变化，热流的变化量与流体流速直接相关，因此得以建立温度与流速的关系。隔热层7将加热器1与电路板5隔离。温度信号传给电路板5，将温度信号变换成电流信号，由电路板的信号正极51输出，电路板的电源正极52和电路负极53外接电源，给电路提供驱动电流。

如图2所示，箭头所示为该方向选择性热平衡流速传感器的实施例中加热器1的右视图，该加热器整体结构是个圆柱体，其直径为5mm-20mm，柱体两端比柱身高出1mm左右。柱体用纯铜或不锈钢制造，直径为4mm-19mm，长度为5mm-20mm。安装温度传感器热电偶或热电阻的圆柱腔体直径为3mm左右。加热丝11用锰铜丝绕制，并加绝缘清漆固定。

如图3所示，箭头所示为隔热套管的右视图，该隔热套管是一个圆柱体形腔体，用绝热材料或塑料或金属材料制造，也可以是在壁内填充绝热材料填充或真空夹层。隔热套管直径大于4mm-19mm。隔热套管右端圆孔用于通过加热器的电源线和温度传感器的信号线。

如图4所示，温度传感器热电偶或热电阻的信号S通过电阻R1进入运算放大器F1，信号放大倍数由电阻R1和电阻R3决定，电阻R5、R6、运算放大器F2、晶体三极管K组成一个恒流源电路，RL为负载电阻。电位器W给定一个初始温度值，信号源S被放大后作为恒流源的输入控制，该信号越大，恒流源输出电流越大。该输出电流用于控制加热器电流，因此，建立热流与流体流速的热平衡，该平衡电流大小与流速大小有函数关系。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明专利提供的方向选择性热平衡流速传感器，可广泛应用于风力发电、气象、汽车、航空器、空气动力学、热工测量、流体力学等领域。该方向选择性热平衡流速传感器的特点是：有方向性地测量流体流速，方向选择性是通过隔热套管与流体接触面之间平行安装，并保持有一特殊距离实现的。通过检测流体接触面的温度来测量流体流速。该流速传感器可以用于单方向流速测量，还可以扩展用于组成2-6个方向的流速测量，构成多自由度流量传感器。

Claims (2)

1.一种具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法，该方法是通过一个隔热套管使流体在一个方向与流体接触面接触，流体接触面的内侧设有加热器加热，同时还设有温度传感器，温度传感器的热电阻或热电偶与检测电路板连接，将流体检测面检测到的流体流速与热量的关系转换成电流信号，最后经过处理模块显示流量信息。

2.如权利要求1所述的具有方向选择性并通过热平衡检测流速的方法，其特征在于，加热器平行设置于隔热套管内并内缩于隔热套管左端口一定距离，流体接触面设在加热器左端与加热器垂直，使从隔热套管左端口进入的流体与流体接触面接触。

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