CN103339486A - 在线非接触式压力传感器及测量压力的方法 - Google Patents

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Abstract

一种压力传感器，包括，包括内表面的壳体，以及沿所述壳体内表面设置的轴对称的衬套，其中所述衬套包括内表面和外表面。该压力传感器进一步包括，包括内表面和外表面的传感元件，其中所述传感元件的所述内表面与所述衬套的所述外表面相邻，且所述传感元件配置为随衬套扩张。该压力传感器进一步包括贴附在所述传感元件的所述外表面的应变计。

Description

在线非接触式压力传感器及测量压力的方法
根据35USC§119，本申请要求于2010年11月29日提交的欧洲专利申请号No.10306312.9的优先权，其全部内容通过引用依托与包含与此。
领域
本发明总体涉及测量压力的装置和方法。
背景技术
流反应器允许以高度控制反应参数来处理化学混合物。当待处理的化学混合物的体积增大时，就需要增加并行工作的反应器以及把单个的产品线分割成多个下级给料线供给每个反应器。为了平衡流经每个反应器的化学反应物的量，需要监测化学反应物的流速。此外，因为流反应器处理化学计量反应，化学反应物的流速需要相配以保证反应物的完全反应。
构成压力传感器的材料可能会与反应器中待处理的化学物起反应。此外，压力传感器可能包括沿流体流动路径的剩余体积，当特定的化学产品制作完成时剩余体积阻碍压力传感器被容易地清洗。因此，需要改进的压力传感器和测量压力的方法。
发明内容
在一个实施例中，一种压力传感器包括有包括内表面的壳体和沿壳体内表面设置的轴对称的衬套，其中衬套包括内表面和外表面。压力传感器进一步包括有包括内表面和外表面的传感元件，其中传感元件的内表面与衬套的外表面相邻，且传感元件配置为随衬套扩张。压力传感器进一步包括有贴附在传感元件外表面的应变计。
在另一个实施例中，一种测量流体压力的方法包括使流体流过压力传感器。压力传感器包括有包括内表面的壳体，和沿壳体内表面设置的轴对称的衬套，其中衬套包括内表面和外表面。压力传感器进一步包括有包括内表面和外表面的传感元件，和贴附在传感元件所述外表面的应变计，其中传感元件的内表面与衬套的外表面相邻，且传感元件配置为随衬套扩张。该方法进一步包括基于应变计的拉伸评估传感元件的扩张；以及基于应变计的拉伸计算衬套内部流体的压力值。
在另一个实施例中，一种流体流量计包括有包括内表面的壳体，和沿壳体内表面设置的轴对称的衬套，其中衬套包括内表面、外表面和孔，其中孔由沿流体流动路径的衬套的最小内径限定。该流体流量计进一步包括有包括内表面和外表面的上游传感元件，其中上游传感元件的内表面与衬套的外表面相邻且上游传感元件位于孔的上游侧，包括内表面和外表面的下游传感元件，其中下游传感元件的内表面与衬套的外表面相邻且下游传感元件位于孔的下游侧，贴附在上游传感元件外表面的上游应变计，以及贴附在下游传感元件外表面的下游应变计。
在另一个实施例中，提供了一种反应器系统。该反应器包括多个微反应器，以及与多个微反应器中的至少一个微反应器连接的压力传感器。压力传感器包括有包括内表面的壳体，沿壳体内表面设置的轴对称的衬套，其中衬套包括内表面和外表面。压力传感器进一步包括有包括内表面和外表面的传感元件，其中传感元件的内表面与衬套的外表面相邻，且传感元件配置为随衬套扩张，以及贴附在传感元件外表面的应变计。
附图说明
本发明优选实施例在下面详细描述，阅读时结合随文附上的附图能更好的理解。
图1描述了根据在此示出和描述一个或多个实施例的在线压力传感器的剖视图；
图2描述了图1在线压力传感器的分解透视图；
图3描述了图1在线压力传感器的剖视图；
图4描述了根据在此示出和描述一个或多个实施例的流反应器的图示；
图5描述了根据在此示出和描述一个或多个实施例的在线压力传感器的剖视图；
图6描述了根据在此示出和描述一个或多个实施例的在线压力传感器的剖视图；
图7描述了图6在线压力传感器的透视图；
图8描述了根据在此示出和描述一个或多个实施例的在线压力传感器的剖视图；以及
图9描述了根据在此示出和描述一个或多个实施例的在线压力传感器的剖视图；
图中阐述的实施例性质上是用于说明的并且不受权利要求所限定的发明的限制。此外，结合详细的描述，图和本发明的个性特征将会更加充分的呈现和理解。
实施方式
下面的文本给出了根据本发明的许多不同实施例的广泛性描述。该描述仅作示例性分析并不描述每个可能的实施方式，因为描述每个可能的实施方式是不现实的，如果不可能，那么可以理解的是此处描述的任何特征、特点、组分、构成、要素、产品、步骤或方法可以被整体或局部的同此处描述的任何其它特征、特点、组分、构成、要素、产品、步骤或方法删除、合并或替换。许多可替代的实施例可以采用现有技术或该专利申请日之后改进的技术来实施，其仍然会落在本权利要求的范围之中。
本发明的实施例涉及一种压力传感器，其中压力传感器包括壳体和沿壳体内表面的轴对称的衬套。传感元件与衬套相邻且配置为随衬套扩张。应变计贴附在传感元件的外表面上。当流体通过衬套注入到压力传感器时，流体压力引起衬套扩张，其相应引起传感元件扩张。应变计测量传感元件的扩张且测量传感元件上的应变实现了衬套内部流体压力的计算。
参见图1-3，在线非接触式压力传感器100包括具有内表面116的壳体110和具有内表面136与外表面134的轴对称衬套130，其沿壳体110的内表面116设置。压力传感器100进一步包括具有内表面122和外表面124的传感元件120。传感元件120相对于壳体110定位使得传感元件120的内表面122与衬套130的外表面134相邻。应变计140贴附在传感元件120的外表面124上。传感元件120配置为当衬套130内部的流体压力变化时随衬套130扩张和收缩。压力传感器100的入口和出口分别与入口管线150和出口管线152连接，从而使得流体可以注入到压力传感器100。可以预想使用压力传感器100的多种应用，例如，流反应器可以使用压力传感器100，如微反应器，来测量进入流反应器的化学液体的压力。
衬套130由化学惰性材料制成从而使得流经压力传感器100的化学物不与沿流动路径的表面起反应。这种化学惰性材料的示例包括聚合物基材料，例如氟聚合物，其包括聚四氟乙烯(PTFE)，氟化乙丙烯(FEP)，以及全氟烷氧基(PFA)。其它非聚合物基材料的化学惰性材料也可适合做衬套130，包括硅。选择制作衬套130的材料将根据注入到压力传感器100中的化学物而不同。此外，入口管线150和出口管线152由化学惰性材料制成使得化学物在进入或离开压力传感器100时不与这些组件发生反应。用于衬套130的化学惰性材料的使用使得压力传感器100在压力超过约100巴和温度超过约200摄氏度时经受得住基于浓碱或酸的化学侵蚀。
衬套130阻止化学物与组成压力传感器100的其它组件的材料接触，例如，壳体110和传感元件120。这些组件可由多种材料制造，包括多种金属，包括含铁的和不含铁的合金，例如碳钢，不锈钢，镍，铝，钛，以及包括这些金属的合金。这些材料中的某些会与注入到压力传感器100中的流体形式的特定化学反应物起反应，对于维持可控的化学反应是不利的。如上所述，化学惰性衬套130防止了这种不利的影响。
此外，衬套130具有轴对称的形状，这意味着衬套130的截面如同估算的绕衬套130的中心线轴具有均匀的形状。因为衬套130具有轴对称的形状，使得衬套130在垂直于衬套130中心线轴的方向上没有伸出。该轴对称的形状减少了衬套130内部的“死区容积”量，或者沿衬套130内部液体圈闭的区域。此外，衬套130的锥形端部与入口管线150和出口管线152的锥形端部形成密封。通过使用具有这些形状的液体联接器，不再需要额外的密封部件，也消除了基于此的另一个潜在的死区容积。沿流动路径的死区容积会使得从压力传感器内部清理化学反应物变得困难。包括轴对称衬套130的压力传感器100允许待清理的化学反应物从内部冲洗出去。清理难度的降低缩短了反应设备的停工期，并且降低了后续化学反应中污染的可能性。
化学工艺设备中的清洁要求被现行药品生产管理规范(cGMP)所强调，其被制造业者所使用并且用于管理操作以保证食品和药品制造过程中的质量。在美国，食品及药品管理局(FDA)根据联邦法规21章的相关部分中发布的cGMP来管理食品和药物产品的生产。没有移除多余的化学物会产生污染或者当其它化学物被注入到压力传感器100时会导致不利的反应。
传感元件120配置为当衬套130内部的流体压力增大或减少时随衬套130扩张和缩小。传感元件130，如图1-3中所示，为一个部分地环绕衬套130外表面134的弯曲金属片。在该实施例中，传感元件120与壳体110耦接使得传感元件120的内表面122和壳体110的内表面形成绕衬套130封闭的通道。当衬套130内部的流体压力增加时，衬套130在向外的方向上变形。因为衬套130的壁厚很薄，例如，大约0.025毫米薄，且由聚合物基材制成，所以衬套130易于在圆周方向上弹性的扩张。因此，当流体压力增大，衬套130在向外的方向上扩张直到衬套130的外表面134与传感元件120的内表面122接触。随着衬套130内部流体压力的增加，衬套130和传感元件120彼此扩张以抵抗该压力。
在图1-3所示的实施例中，传感元件120通过多个紧固件160，162固定到壳体110上，紧固件160，162用相对的固定块112，114固定传感元件120的平面部分。因为传感元件120固定到了壳体110上，并且壳体110的内表面116抗变形，衬套130内部流体压力的增大会导致衬套130的扩张。因为衬套130的外表面134与传感元件120内表面122接触，压力的增大会导致传感元件120的扩张，从而产生一个作用在传感元件120上的力，其造成传感元件120的应变。该传感元件120的应变通过应变计140测量。
因为传感元件120和壳体110的内表面116给衬套130提供了机械支承以抵御流过压力传感器100的流体的压力，所以衬套130可由薄的、化学惰性材料制成。在一个实施例中，衬套130可由具有大约0.025毫米壁厚的PTFE管制成。另一方面，在该实施例和所有其它实施例中，其中衬套只要具有足够的机械支承，衬套还可选用喷涂或浸渍涂布衬套，而不是原来的自支承套管。
应变计140贴附在传感元件120的外表面124上，其配置为评估传感元件120随衬套130内部流体压力的增加所经受的应变。应变计140布置为评估传感元件120在衬套130的至少圆周方向上的应变。在该方向上测量的传感元件120的应变给出了衬套130内部化学流体的静压测量值。
附加的应变计可贴附在传感元件120上，例如，为了降低温度会对应变测量产生的任何影响，或为了提高应变测量的精度和/或可靠性。例如，一个以与衬套130轴线平行的方向放在传感元件120上的应变计预计不会有应变读数，因为传感元件120在该轴线方向上不被强制约束。反而位于该方向上的应变计可以用来计算基于热膨胀的传感元件120的尺寸变化。这种测量可用于结合应变计140在圆周方向上的测量来校正圆周方向上的应变测量的温度影响。
应变计140与传感装置电连接，例如包括计算机的数据获取系统，其能够确定应变计140测量的应变。传感装置可连续地监测应变计140使得衬套130内部的流体压力一直可知。
在测量应变计140的电阻变化的实施例中，应变计140与传感装置电连接以评估应变计140的电阻变化从而计算相应的应变。在测量横跨相应应变计140的电压变化的实施例中(例如，惠斯通电桥装置)，应变计140与传感装置电连接以评估横跨相应应变计140的电压变化从而计算相应的应变。在惠斯通电桥装置中，施加的电流流过一组应变计140，其特定地布置并连接成电路。当没有应变施加到应变计140时，应变计140的电阻平衡且连接的应变计140间没有压差。然而，当应变计140被拉伸或压缩时，应变计140的电阻变化使得电路间的电阻出现失衡，其造成连接的应变计140间的压差。测量该压差会比测量应变计140的电阻变化容易。
压力传感器100被调校使得传感元件120处测量的应变与衬套130内部流体压力的值相关。可将传感元件120加工出精确的公差，这样计算出的多个传感元件120间的压力一致且可重复。可替换的，每个压力传感100可被调校且给出使传感元件100处测量的应变与传感器100内部压力相关的修正常数。
压力传感器100可用在多种应用中，例如用来测量进入微反应器的流体的压力。微反应器是这样一种设备，其包括多个在其内部发生化学反应的微型流体通道。流体形式的化学反应物被引入到微型流体通道。当化学反应物彼此混合时，化学物质经历化学反应后最后形成反应产品。在这种微反应器中处理化学物质被描述为连续流水作业。当需要更多的反应产品时，处理的持续时间增加。然而，从单个微反应器生产出的化学产品的最大量通常因为给定了时间期限而为一固定的量。因此，为了提高通过连续流水作业生产的化学产品量，多个微反应器堆积在一起并且化学反应物注入到每一个微反应器中。为了保证分布在微反应器堆的化学物平均的分裂，容纳流体化学反应物的入口管线的压力被监测并保持近似相同的压力。通过控制堆中每个微反应器入口压力一致，使得化学反应物匀速流入每个微反应器中，并且分布在每个微反应器中的化学反应均匀发生。
图4描述了流反应器180的布局示意图。化学反应物181通过管道182引向微型反应器186两个堆184中的一个。控制阀188决定将流过堆184的化学反应物181的量。在化学反应物181流入到微型反应器186中之前，通过压力传感器100测量化学反应物181的压力。化学反应物181在微型反应器186中混合及反应以形成化学反应产品192，其从堆184出来后被收集。如图4所描述的，压力传感器100与计算机190电连接，其也与控制阀188电连接。根据平衡进入到微型反应器186中的化学反应物181压力的必要，计算机190命令控制阀188打开或关闭。
图5中描述了另一压力传感器200的实施例，其中压力传感器200作为流体流量计，其通过测量两点处的流体静压力来测量流过衬套230的流体速率。流体在流体流动的方向f上沿穿过衬套230的内表面232的流体流动路径流过衬套230。衬套230沿流体流动路径上的最小内径定义为孔236。压力传感器200包括两个传感元件220，上游传感元件220a，以及下游传感元件220b。下游传感元件220b和上游传感元件220a彼此间隔开，并且下游传感元件220b在下游与孔236间隔(沿流体流动方向f)，同时上游传感元件220a在上游与孔236间隔。上游传感元件220a包括内表面222a和外表面224a。下游传感元件220b包括内表面222b和外表面224b。上游传感元件220a的内表面222a和下游传感元件220b的内表面222b都与衬套230的外表面234相邻。此外压力传感器200包括两个应变计140，贴附在上游传感元件220a的外表面224a上的上游应变计142，和贴附在下游传感元件220b的外表面224b上的下游应变计144.
上游传感元件220a和下游传感元件220b每个均提供有测量衬套230内部流体沿流体流动路径的一处压力的应变计142，144。通过测量孔236上游一处的应变和孔236下游一处的应变，以及已知孔236的尺寸，压力传感器200可用于计算和监测流经衬套230的流体的流量。
孔236可以是方缘孔，如图5所描述的。孔236还可以是锐缘孔，或其它适合的形状。每个方缘孔和锐缘孔都与可用的流量系数相关，结合上游和下游压力以及孔236的尺寸来计算流经衬套230的流体流量。
测量通过压力传感器200的流体流量可能需要某些应用，其中需要流体的绝对流量。例如，当采用微型反应器产生化学计量反应时，需要将会注入到微型反应器的化学反应物的绝对流量。通过控制流体的绝对流量，等比例的化学反应物可被引入到微处理器以实现反应物彼此间的完全反应。
图6和7描述了压力传感器300的另一实施例。压力传感器300包括具有内表面312的壳体310和沿壳体310内表面312配置的轴对称衬套330，其中衬套330具有内表面332和外表面334。压力传感器300进一步包括具有内表面322和外表面324的传感元件320，其中传感元件320的内表面322与衬套330的外表面334邻近。应变计140贴附在传感元件320的外表面324上。
在该实施例中，传感元件320为一个包围衬套330外表面334的传感环。因为传感元件320完全包围衬套330，流过衬套330的流体压力的增大引起衬套330的扩张，随后引起传感元件320扩张。传感元件320至少部分地与壳体310分离，这样壳体310不会影响作用在传感元件320上的应变，从而实现更高精度的应变测量以及基于此的更高精度的衬套330内部流体压力的测量。传感元件320可以在至少一个位置上与壳体310连接以防止传感元件320相对于壳体310和衬套330移动。如图7所述，传感元件320在远离应变计140处大约90度的位置与壳体310连接，从而使壳体310会作用于传感元件320的应变测量的任何影响最小化。
因为传感元件320沿传感元件320的一侧与壳体310完全分离，所以壳体310自身沿衬套330的轴线方向不能承受力。因此，衬套330壁厚大于约3毫米以承受衬套330轴线方向的力以及与衬套330轴线方向垂直的任何力。
图8描述了压力传感器400的另一实施例。压力传感器400包括保持环412，其连接壳体410的相对的两端并且用于承受衬套430轴线方向上的力。如图8所述，保持环412通过与下游部分干涉配合以及与上游部分螺纹连接从而机械式地衔接壳体410的上游部分和下游部分。当流体注入衬套430时，保持环412防止壳体410的上游和下游部分相对于彼此的轴向或径向移动。因为衬套430不是必须承受沿其轴向方向的力，衬套430可以比图7所述的衬套330薄。例如，图8中所述的衬套430的壁厚可以薄至约0.025毫米。衬套430还可以是这样的形式，其壁厚在整个衬套430长度上不同。衬套430的薄部430a可以位于靠近传感元件420处，因为由于与厚部430b相关联的增加硬度，薄部430a相比于厚部430b可以使应变计140对压力的变化更加的敏感。薄部430a硬度的降低减少了衬套430自身能够吸收的压力量。这样，相比于具有较厚衬套的压力传感器，传感元件420吸收更大比例的流体压力，胜于衬套430。
此外，因为薄部430a与降低的硬度相关联，所以受由于温度波动的传感元件420的扩张的影响会较少。组成衬套的上述化学惰性材料比组成传感元件420的材料具有高的热膨胀系数。因为此，给予温度上相同的上升，衬套430的扩张将大于传感元件420。衬套430与传感元件420之间的膨胀差别会因衬套430由绝热材料组成而加剧。由于衬套430的热膨胀，该膨胀上的差别会导致传感元件420上的应变。然而，在图8的实施例中，因为衬套430在圆周方向相对地薄且因此有弹性，衬套430由于热膨胀而传给传感元件420的力值是很小的。因此，由于衬套430和传感元件420热膨胀系数差别，与具有较厚部分的衬套相比，具有较薄部分的衬套的流体压力测量误差较小。
图9中描述了压力传感器500的另一个实施例。与图5中描述的实施例类似，该实施例包括沿衬套530的流体流动路径的孔536，两个传感元件520，上游传感元件520a和下游传感元件520b，它们沿流体流动方向f彼此间隔开。通过测量孔536上游处和孔536下游处的流体压力，压力传感器500可以用于测量流经孔536的流体流速。上游传感元件520a和下游传感元件520b测得的应变由应变计140测量，更具体地由上游应变计142和下游应变计144分别测量。
压力传感器500包括保持环512，其在衬套530的轴线方向上连接壳体510的相对的两端。如图9所示，上游传感元件520a和下游传感元件520b在轴线方向上彼此完全分离，且由此壳体510不能承受衬套530轴线方向或者垂直于该轴线方向的力。
图9所描述的实施例包括作为上游传感元件520a和下游传感元件520b的传感环。两个传感元件520a，520b都至少部分地与壳体510分离，从而使壳体510会对传感元件520a，520b的应变测量，以及由此的压力和流过衬套530的流体流速的计算所产生的任何影响最小化。
此外，衬套530相应于传感元件520a，520b的位置局部地变薄。衬套530薄和厚部分的转变可以是这种形状，即流经衬套530的流体在到达孔536之前完全展开(即流体的速度剖面图恒定)。流体在其到达孔536前完全展开而计算的流体流速通常比流体没有完全展开的更精确。
之前描述的压力传感器涉及不与注入到衬套中的化学反应物起反应的化学惰性衬套的使用。衬套为轴对称的，其最小化衬套内部的任何剩余体积量，其改进了从压力传感器清除剩余化学反应物的能力。压力传感器配置为监控和测量流经衬套的流体压力值。
需要注意术语“大体上”、“接近”、“大约”此处可被使用以表示固有的不确定性程度，其可归因为任何数量上的比较，数值，测量或其它表述。此处还采用这些术语来表示程度，即数量的表示可与规定的参考值不同，而不会导致目标物基本功能的变化的情况。
此处公开的方法和/或装置在执行任何处理中都是通用的，该处理涉及混合，分离，提取，结晶，沉淀，或其它的液体处理或液体混合物处理，包括在微结构内的流体的多相混合物(包括液体或包括还含有固体的流体多相混合物的液体混合物)。该处理可包括物理处理，定义为导致有机，无机，或有机和无机物转换的化学反应处理，生化处理，或其它形式的处理。下述为本公开的方法和/或装置可能执行的反应的非限制性列表：氧化；还原；替代；消除；添加；配体交换；金属交换；和离子交换。更具体地，下述非限制性列表的任一均为本公开的方法和/或装置可执行的反应：聚合反应；烷基化；脱烃；硝化反应；过氧化反应；磺化氧化作用；环氧化作用；氨氧化反应；加氢反应；脱氢反应；有机金属反应；贵金属化学/均相催化剂反应；羰基化作用；硫代羰基作用；烷氧基化作用；卤化作用；脱卤化氢作用；脱卤化作用；羰基化作用；羧化作用；脱羧作用；氨基化；芳基化；肽偶联；醇醛缩合；缩环；脱氢环化；酯化作用；酰胺化；杂环合成；脱水；醇解；水解；氨解作用；醚化；酶合成；缩酮化；皂化；异构化；季铵化作用；甲酰化；相转移反应；硅烷化；腈的合成；磷酸化；臭氧分解；叠氮化学；置换；氢化硅烷化；耦合反应；以及酶促反应。
虽然此处示出和描述了特定的实施例，可以理解的是可能做出的各种其它改变或变形不会脱离开本权利要求主题的精神与范围。此外，虽然此处描述了权利要求主题的不同特征，但是这些特征不需要组合使用。因此希望附加权利要求涵盖了所有在本权利要求主题范围内的这些改变和变形。

Claims (20)

1.一种压力传感器，包括：
包括内表面的壳体；
沿所述壳体的所述内表面设置的轴对称的衬套，其中所述衬套包括内表面和外表面；
包括内表面和外表面的传感元件，其中所述传感元件的所述内表面与所述衬套的所述外表面相邻，且所述传感元件配置为随所述衬套扩张；以及
贴附在所述传感元件的所述外表面的应变计。
2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述衬套由化学惰性材料构成。
3.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，所述化学惰性材料包括聚四氟乙烯。
4.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述传感元件由铁合金构成。
5.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述传感元件由不锈钢合金构成。
6.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述壳体由铁合金构成。
7.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述传感元件包括围绕所述衬套的外表面的传感环。
8.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述传感元件包括至少部分地围绕所述衬套的外表面的弯曲金属片。
9.根据权利要求8所述的压力传感器，其特征在于，所述弯曲金属片通过多个紧固件固定到所述壳体上。
10.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器测量所述衬套内部流体的压力值。
11.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，进一步包括：
与所述传感元件间隔开的下游传感元件，且所述下游传感元件包括内表面和外表面，其中所述下游传感元件的所述内表面与所述衬套的所述外表面相邻，并且
下游应变计贴附在所述下游传感元件的所述外表面上，其中所述衬套的所述内表面包括沿流体流动路径的所述衬套的最小内径限定的孔，其中所述孔沿流体流动路径设置在所述传感元件和所述下游传感元件之间。
12.一种测量流体压力的方法，包括：
使流体流过压力传感器，所述压力传感器包括：
包括内表面的壳体；
沿所述壳体的所述内表面设置的轴对称的衬套，其中所述衬套包括内表面和外表面；
包括内表面和外表面的传感元件，其中所述传感元件的所述内表面与所述衬套的所述外表面相邻，且所述传感元件配置为随所述衬套扩张；以及
贴附在所述传感元件的所述外表面的应变计；
基于所述应变计的拉伸评估所述传感元件的扩张；以及
基于所述应变计的拉伸计算所述衬套内部流体的压力值。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述压力传感器的所述衬套由化学惰性材料构成。
14.一种流体流量计，包括：
包括内表面的壳体；
沿所述壳体的所述内表面设置的轴对称的衬套，其中所述衬套包括内表面、外表面和孔，其中所述孔由沿流体流动路径的所述衬套的最小内径限定；
包括内表面和外表面的上游传感元件，其中所述上游传感元件的所述内表面与所述衬套的所述外表面相邻且所述上游传感元件位于所述孔的上游侧；
包括内表面和外表面的下游传感元件，其中所述下游传感元件的所述内表面与所述衬套的所述外表面相邻且所述下游传感元件位于所述孔的下游侧；
贴附在所述上游传感元件的所述外表面的上游应变计；
贴附在所述下游传感元件的所述外表面的下游应变计。
15.根据权利要求14所述的流体流量计，其特征在于，所述衬套由化学惰性材料构成。
16.根据权利要求14所述的流体流量计，其特征在于，所述孔由方缘孔构成。
17.根据权利要求14所述的流体流量计，其特征在于，所述孔由锐缘孔构成。
18.根据权利要求14所述的流体流量计，其特征在于，所述上游传感元件包括围绕所述衬套的外表面的传感环。
19.根据权利要求14所述的流体流量计，其特征在于，所述上游传感元件包括至少部分地围绕所述衬套的外表面的弯曲金属片。
20.一种反应器系统，包括：
多个微反应器；以及
与多个微反应器中的至少一个微反应器连接的压力传感器，所述压力传感器包括：
包括内表面的壳体；
沿所述壳体的所述内表面设置的轴对称的衬套，其中所述衬套包括内表面和外表面；
包括内表面和外表面的传感元件，其中所述传感元件的所述内表面与所述衬套的所述外表面相邻，且所述传感元件配置为随所述衬套扩张；以及
贴附在所述传感元件的所述外表面的应变计。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104931624A (zh) * 2015-07-16 2015-09-23 河北欧世盛科技有限公司 压力传感器及液相色谱仪
CN106248290A (zh) * 2015-06-10 2016-12-21 沃特世科技公司 用于流通压力传感器的传感器主体
CN108088609A (zh) * 2017-12-18 2018-05-29 北京卫星制造厂 一种管式压力传感器及加工方法
CN111766011A (zh) * 2019-04-01 2020-10-13 盾安传感科技有限公司 压力传感器

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103389180B (zh) * 2013-08-20 2015-08-12 蚌埠日月电子科技有限责任公司 压力变送器
CA2914352A1 (en) * 2013-08-23 2015-02-26 Exxonmobil Upstream Research Company Non-intrusive pressure sensor system
JP6587129B2 (ja) * 2015-09-02 2019-10-09 国立研究開発法人産業技術総合研究所 流量計
WO2021021665A1 (en) 2019-07-26 2021-02-04 Fluid Power AI Inc. System and method for evaluating hydraulic system events and executing responses
LU101845B1 (en) * 2020-06-10 2021-12-10 Rotarex S A Pressure sensor formed by strain gauge on a deformable membrane of a fluid device

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2320902A (en) * 1940-07-19 1943-06-01 Westinghouse Electric & Mfg Co Electrical apparatus
US4412454A (en) * 1980-07-17 1983-11-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pressure sensing unit for a pressure sensor
WO2001001099A1 (en) * 1999-06-28 2001-01-04 Thomas P. Kicher & Co. Fluid measuring device and method
US20010034064A1 (en) * 1998-08-13 2001-10-25 Howard Turner Parallel reactor with internal sensing
US20020045265A1 (en) * 2000-03-07 2002-04-18 Bergh H. Sam Parallel flow reactor having variable composition
US6450037B1 (en) * 1998-06-26 2002-09-17 Cidra Corporation Non-intrusive fiber optic pressure sensor for measuring unsteady pressures within a pipe
US6550338B1 (en) * 2000-07-07 2003-04-22 Ardishir Rashidi Pressure sensing device
US20030156995A1 (en) * 2002-02-15 2003-08-21 Gilligan Mark Peter Timothy Microreactor
US6655216B1 (en) * 2002-07-18 2003-12-02 Tem-Tech Lab. Co., Ltd. Load transducer-type metal diaphragm pressure sensor
US20040208806A1 (en) * 2001-04-27 2004-10-21 Robert Ashe Reactor systems
US6820632B2 (en) * 1999-04-16 2004-11-23 Fujikin Incorporated Parallel divided flow-type fluid supply apparatus, and fluid-switchable pressure-type flow control method and fluid-switchable pressure-type flow control system for the same fluid supply apparatus
US20050235755A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-27 Deere & Company, A Delaware Corporation Non-intrusive pressure sensing device
US20060144151A1 (en) * 2002-07-16 2006-07-06 Peter Krause Pressure transmitter having a pressure sensor of micromechanical design
US7434473B1 (en) * 2007-07-11 2008-10-14 Allen Thomas E Flow through pressure transducer
US20100081577A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-01 Symyx Technologies, Inc. Reactor systems and methods

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2877799A (en) * 1955-10-11 1959-03-17 Honeywell Regulator Co Apparatus for transmitting pressure from a corrosive fluid to a noncorrosive fluid
GB2019007A (en) 1978-02-08 1979-10-24 Scotus Patentverwalt In-Line Pressure Sensor
US4735229A (en) * 1987-05-01 1988-04-05 Varco/Best Flow Products Wear monitoring construction for erosive/corrosive flow conducting devices
US4775816A (en) 1987-11-09 1988-10-04 Stanadyne, Inc. Piezoelectric sensor
US5115676A (en) 1990-01-10 1992-05-26 Setra Systems, Inc. Flush-mounted pressure sensor
US5154083A (en) * 1991-02-14 1992-10-13 Larad Equipment Corporation Instrument insolator and method of making same
US5672832A (en) * 1996-02-15 1997-09-30 Nt International, Inc. Chemically inert flow meter within caustic fluids having non-contaminating body
US5874680A (en) 1996-08-12 1999-02-23 Moore; Randy A. Combination in-line pressure sensor and portable gauge head
US6041659A (en) * 1998-07-09 2000-03-28 Honeywell Inc. Methods and apparatus for sensing differential and gauge static pressure in a fluid flow line
JP4304806B2 (ja) 2000-01-28 2009-07-29 株式会社デンソー フロントエンドパネル
DE10004614A1 (de) 2000-02-03 2001-08-16 Siemens Ag Drucksensor zum Erfassen des Druckes einer Flüssigkeit
JP2005010078A (ja) 2003-06-20 2005-01-13 Surpass Kogyo Kk インライン型圧力センサ
US7197938B2 (en) * 2003-06-24 2007-04-03 Cidra Corporation Contact-based transducers for characterizing unsteady pressures in pipes
JP4234024B2 (ja) * 2004-01-23 2009-03-04 サーパス工業株式会社 インライン型圧力センサー
JP2005241279A (ja) * 2004-02-24 2005-09-08 Fujikin Inc 耐食金属製流体用センサ及びこれを用いた流体供給機器
US7096738B2 (en) * 2004-03-18 2006-08-29 Rosemount Inc. In-line annular seal-based pressure device
US7114401B2 (en) * 2004-08-18 2006-10-03 Baker Hughes Incorporated Apparatus and methods for abrasive fluid flow meter
US20060230837A1 (en) * 2005-04-13 2006-10-19 Wilson Robert C Apparatus and method for use in measuring fluid flow and pressures
EP2072115A1 (en) 2007-12-21 2009-06-24 Corning Incorporated Microreactor assembly incorporating an interconnecting element
EP2095872A1 (en) 2008-02-29 2009-09-02 Corning Incorporated Injector assemblies and microreactors incorporating the same
TW201114481A (en) 2009-05-11 2011-05-01 Corning Inc Modular reactor and system
JP2010276533A (ja) * 2009-05-29 2010-12-09 Horiba Advanced Techno Co Ltd 流量測定装置及び流体圧力測定装置

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2320902A (en) * 1940-07-19 1943-06-01 Westinghouse Electric & Mfg Co Electrical apparatus
US4412454A (en) * 1980-07-17 1983-11-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pressure sensing unit for a pressure sensor
US6450037B1 (en) * 1998-06-26 2002-09-17 Cidra Corporation Non-intrusive fiber optic pressure sensor for measuring unsteady pressures within a pipe
US20010034064A1 (en) * 1998-08-13 2001-10-25 Howard Turner Parallel reactor with internal sensing
US6820632B2 (en) * 1999-04-16 2004-11-23 Fujikin Incorporated Parallel divided flow-type fluid supply apparatus, and fluid-switchable pressure-type flow control method and fluid-switchable pressure-type flow control system for the same fluid supply apparatus
WO2001001099A1 (en) * 1999-06-28 2001-01-04 Thomas P. Kicher & Co. Fluid measuring device and method
US20020045265A1 (en) * 2000-03-07 2002-04-18 Bergh H. Sam Parallel flow reactor having variable composition
US6550338B1 (en) * 2000-07-07 2003-04-22 Ardishir Rashidi Pressure sensing device
US20040208806A1 (en) * 2001-04-27 2004-10-21 Robert Ashe Reactor systems
US20030156995A1 (en) * 2002-02-15 2003-08-21 Gilligan Mark Peter Timothy Microreactor
US20060144151A1 (en) * 2002-07-16 2006-07-06 Peter Krause Pressure transmitter having a pressure sensor of micromechanical design
US6655216B1 (en) * 2002-07-18 2003-12-02 Tem-Tech Lab. Co., Ltd. Load transducer-type metal diaphragm pressure sensor
US20050235755A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-27 Deere & Company, A Delaware Corporation Non-intrusive pressure sensing device
US7434473B1 (en) * 2007-07-11 2008-10-14 Allen Thomas E Flow through pressure transducer
US20100081577A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-01 Symyx Technologies, Inc. Reactor systems and methods

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106248290A (zh) * 2015-06-10 2016-12-21 沃特世科技公司 用于流通压力传感器的传感器主体
US10495534B2 (en) 2015-06-10 2019-12-03 Waters Technologies Corporation Sensor body for a flow through pressure sensor
CN106248290B (zh) * 2015-06-10 2020-02-21 沃特世科技公司 用于流通压力传感器的传感器主体
CN104931624A (zh) * 2015-07-16 2015-09-23 河北欧世盛科技有限公司 压力传感器及液相色谱仪
CN108088609A (zh) * 2017-12-18 2018-05-29 北京卫星制造厂 一种管式压力传感器及加工方法
CN111766011A (zh) * 2019-04-01 2020-10-13 盾安传感科技有限公司 压力传感器

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