CN104374435A - 一种单色光流量仪表的传感器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单色光流量仪表的传感器装置。压紧盖置于叶轮压紧盖孔中，探头嵌入在壳体的探头孔中，单色光发生器、单色光粒子信号接收装置固定在壳体上，单色光发生器与探头孔连接，单色光粒子信号接收装置与单色光粒子信号处理器连接，转子置于壳体内，前导向件、后导向件分别置于壳体两端内，转子轴两端分别置于前导向件、后导向件轴孔内，前导向件、后导向件通过涨圈、压紧圈固定在壳体上，单色光发生器产生的单色光粒子由单色光粒子信号接收装置接收，经单色光粒子信号处理器转换成电信号通过计算机计算出流体流量。它采用了单色光粒子计数技术，主要针对流体流量的测量，提高了测量微小流量的性能，使测量精度提升到更高的高度。

Description

一种单色光流量仪表的传感器装置
技术领域
  本发明属于传感器，特别涉及的是对流体介质进行测量的一种单色光流量仪表的传感器装置。
背景技术
目前已有的流量计如电磁流量计，涡轮流量计以通过对磁场磁通量的改变，或如涡街流量计通过旋涡压力等方式产生电信号来计算流体流量。其存在的问题是：
1、电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律原理，通过流体流速变化，改变电动势。涡轮流量计是一种流量测量仪表，流动流体的动力驱使涡轮叶片旋转，切割放大器产生的定磁通量的磁力线，进而测量流体流量。其旋转速度与体积流量近似成比例。通过流量计的流体体积示值是以涡轮叶轮转数为基准的。这两种流量计原理都是以电磁感应为基础，涡轮流量计对转子叶片的材质和加工精度有一定的要求，测量精度均在0.5-1级,精度不高。
2、涡街流量计是根据卡门涡街原理制造的，用压电陶瓷制作的探头来测量发生的旋涡的频率。它的优点是抗震、测量灵敏度好，但是缺点是加装稳压补偿系统导致重量太大，装配复杂，给修理带来一定的麻烦，而且口径粗细有限制。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供一种单色光流量仪表的传感器装置，可以克服现有技术的缺点。它采用了单色光粒子计数技术，主要针对流体流量的测量，提高了测量微小流量的性能，使测量精度提升到更高的高度。
本发明为实现上述目的，是通过如下的技术方案实现的：一种单色光流量仪表的传感器装置，包括壳体、转子、压紧圈、涨圈、前导向件、后导向件，其特征在于：还包括单色光发生器、单色光粒子信号接收装置、单色光粒子信号处理器、探头，所述壳体的壳壁上对称设有探头孔、通光孔I；所述转子包括压紧盖、设有数个叶片的叶轮、转子轴，所述压紧盖置于叶轮压紧盖孔中紧配合，所述转子轴置于压紧盖轴孔中紧配合，叶轮的通光孔II、压紧盖的数个通光孔III、转子轴的通光孔IV同心；所述探头嵌入在壳体的探头孔中，所述单色光发生器、单色光粒子信号接收装置分别固定在壳体的外壁上，单色光发生器通过导线与探头孔连接，单色光粒子信号接收装置通过导线与单色光粒子信号处理器连接，所述转子置于壳体内，所述前导向件、后导向件分别置于壳体两端内，转子轴两端分别置于前导向件、后导向件轴孔内设有的轴承中，前导向件、后导向件分别依次通过涨圈、压紧圈固定在壳体上，单色光发生器产生的单色光粒子通过通光孔II、通光孔III、通光孔IV、通光孔I由单色光粒子信号接收装置接收单色光束的光通量，经单色光粒子信号处理器转换成电信号通过计算机计算出流体流量。
本发明的有益效果是：利用光波不受强电磁干扰，也不影响外界的电磁场，具有单色性好、相干性好、方向性好的特性，同时转子材料的改变，可以使转子在受流体驱动发生转动时，不必拘泥于铁磁性材料，避免机加工中带来的误差，得到更好的线性关系，从本质上提高了涡轮结构测量流体流量的精确性，可提高精度至0.1级。采用单光子计数技术为灵敏度提升的核心技术，大大优于传统的模拟电压放大。单光子计数原理为直接由光电倍增管的光子脉冲经过鉴别技术，读出相应的光电子量， 因此可大幅压低噪声，提高信噪比。本发明装配简便，重量轻。
附图说明
图1为本发明的结构剖视图；
图2为本发明转子的主视立体图；
图3为本发明转子的后视立体图；
图4为本发明转子的剖视图；
图5为本发明转子叶轮的结构剖视图；
图6为本发明压紧盖的结构剖视图；
图7为本发明转子轴的结构剖视图；
图8为本发明前导向件、后导向件的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图8所示，一种单色光流量仪表的传感器装置，包括壳体1、转子2、压紧圈3、涨圈4、前导向件8、后导向件9，还包括单色光发生器5、单色光粒子信号接收装置7、单色光粒子信号处理器6、探头10。
压紧盖2-1为圆形，在圆形面一侧设有内环凸起和外环凸起，在内环凸起壁和外环凸起壁上分别对称设有同心的通光孔III2-12，在圆形面中心处设有与内环凸起相通的轴孔2-11。
叶轮2-2为环状，叶轮2-2的内圆孔为压紧盖孔2-22，在叶轮2-2的环状壁上设有两个对称的通光孔II2-23，叶轮2-2上设有的叶片2-21为六片，六片叶片2-21等距倾斜设置。
转子轴2-3的中间位置设有通光孔IV2-31。
壳体1的壳壁上对称设有探头孔1-1、通光孔I1-2。
转子2包括压紧盖2-1、设有数个叶片2-21的叶轮2-2、转子轴2-3，压紧盖2-1置于叶轮2-2压紧盖孔2-22中紧配合，转子轴2-3置于压紧盖2-1轴孔2-11中紧配合，叶轮2-2的通光孔II2-23、压紧盖2-1的数个通光孔III2-12、转子轴2-3的通光孔IV2-31同心，便于有光通过。
将探头10嵌入在壳体1的探头孔1-1中，将单色光发生器5、单色光粒子信号处理器6分别通过焊接固定在壳体1的外壁上，单色光发生器5通过导线与探头孔1-1连接，单色光粒子信号处理器6通过导线与单色光粒子信号接收装置7连接；将转子2置于壳体1内，将前导向件8、后导向件9分别置于壳体1两端内，转子轴2-3的两端分别置于前导向件8、后导向件9轴孔内设有的轴承中，前导向件8、后导向件9分别依次通过涨圈4、压紧圈3固定在壳体1上；转子2的叶片2-21叶片旋转，周期性地遮挡单色光发生器5产生的单色光粒子通过，单色光发生器5产生的单色光粒子通过通光孔II2-23、通光孔III2-12、通光孔IV2-31、通光孔I1-2由单色光粒子信号接收装置7接收单色光束的光通量，经单色光粒子信号处理器6转换成电信号通过计算机计算出流体流量。
压紧盖2-1、叶轮2-2采用尼龙材质，转子轴2-3采用不锈钢材料。压紧盖2-1、叶轮2-2采用的材质还可根据不同流体介质进行更换。
单色光发生器5表面有防腐蚀、防爆以及压力处理。
本发明采用了北京卓立汉光有限公司的DCS200PC单光子计数器。
工作原理：
在原有的涡轮流量计原理上，通过流体的驱动，使转子2的发生转动，转子转一圈能够让单色光发生器5发出的单侧光通过探头1-1发射出的单色光通过两次，周期性地遮挡单色光到达对侧的单色光粒子信号接收装置7。当流体流速稳定时，涡轮转子2的转速相对稳定并呈现出一定的线性关系，此时，通过通光孔的单色光的光通量的重复度会提高趋于稳定，使得光信号在单色光粒子信号处理器6转换出的电信号趋于一稳定值，利用转换出的电信号，将其接入计算机电路，可以获得所需的流量、流速值，从而完成流量的测量。

Claims (5)

1. 一种单色光流量仪表的传感器装置，包括壳体（1）、转子（2）、压紧圈（3）、涨圈（4）、前导向件（8）、后导向件（9），其特征在于：还包括单色光发生器（5）、单色光粒子信号接收装置（7）、单色光粒子信号处理器（6）、探头（10），所述壳体（1）的壳壁上对称设有探头孔（1-1）、通光孔I（1-2）；所述转子（2）包括压紧盖（2-1）、设有数个叶片（2-21）的叶轮（2-2）、转子轴（2-3），所述压紧盖（2-1）置于叶轮（2-2）压紧盖孔（2-22）中紧配合，所述转子轴（2-3）置于压紧盖（2-1）轴孔（2-11）中紧配合，叶轮（2-2）的通光孔II（2-23）、压紧盖（2-1）的数个通光孔III（2-12）、转子轴（2-3）的通光孔IV（2-31）同心；所述探头（10）嵌入在壳体（1）的探头孔（1-1）中，所述单色光发生器（5）、单色光粒子信号接收装置（7）分别固定在壳体（1）的外壁上，单色光发生器（5）通过导线与探头孔（1-1）连接，单色光粒子信号接收装置（7）通过导线与单色光粒子信号处理器（6）连接，所述转子（2）置于壳体（1）内，所述前导向件（8）、后导向件（9）分别置于壳体（1）两端内，转子轴（2-3）两端分别置于前导向件（8）、后导向件（9）轴孔内设有的轴承中，前导向件（8）、后导向件（9）分别依次通过涨圈（4）、压紧圈（3）固定在壳体（1）上，单色光发生器（5）产生的单色光粒子通过通光孔II（2-23）、通光孔III（2-12）、通光孔IV（2-31）、通光孔I（1-2）由单色光粒子信号接收装置（7）接收单色光束的光通量，经单色光粒子信号处理器（6）转换成电信号通过计算机计算出流体流量。
2.根据权利要求1所述的一种单色光流量仪表的传感器装置，其特征在于：所述压紧盖（2-1）为圆形，在圆形面一侧设有内环凸起和外环凸起，在内环凸起壁和外环凸起壁上分别对称设有同心的通光孔III（2-12），在圆形面中心处设有与内环凸起相通的轴孔（2-11）。
3.根据权利要求1所述的一种单色光流量仪表的传感器装置，其特征在于：所述叶轮（2-2）为环状，叶轮（2-2）的内圆孔为压紧盖孔（2-22），在叶轮（2-2）的环状壁上设有两个对称的通光孔II（2-23），叶轮（2-2）上设有的叶片（2-21）为六片，六片叶片（2-21）等距倾斜设置。
4.根据权利要求1所述的一种单色光流量仪表的传感器装置，其特征在于：所述转子轴（2-3）的中间位置设有通光孔IV（2-31）。
5.根据权利要求1所述的一种单色光流量仪表的传感器装置，其特征在于：所述压紧盖（2-1）、叶轮（2-2）采用尼龙材质。
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