CN104864945A - 基于取样流道的流量传感器批量测试管道系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于取样流道的流量传感器批量测试管道系统，包括：流量产生装置、测试管道、校准管道和数据采集处理装置；流量产生装置与测试管道和校准管道相连，测试管道内设置标准流量传感器；校准管道内设置多个取样流道，待校准流量传感器安装在取样流道内，取样流道将校准管道内的气体由湍流流动状态转变为层流状态；数据采集处理装置与标准传感器和待校准流量传感器连接，采集传感器信号并进行比对。本发明可实现待测流量传感器有效的批量测试。

Description

基于取样流道的流量传感器批量测试管道系统

技术领域

本发明涉及测量设备或装置的测试或校准的技术领域，具体是基于取样流道的一种空气质量流量传感器的测试管道系统。

背景技术

气体质量流量传感器是汽车电控燃油喷射系统中关键部件。电子控制燃油喷射系统实现对喷油器喷油量的控制，从而使发动机始终具有一个最佳的空燃比。在实际发动机的燃烧过程中，燃油消耗的空气量与发动机的结构和使用工况密切相关，汽车发动机运行工况范围很大，因此对可燃混合气浓度的配制及各缸的分配提出了十分苛刻的要求。而电控燃油喷射系统中空燃比的控制是利用空气流量计测得的空气流量除以发动机转速以后的值来确定喷油量，使空燃比随着发动机不同工况相应调整，达到最佳的匹配度。

所以进气空气流量的测量是控制空燃比的基础，空气质量流量传感器的性能对汽车电控燃油喷射系统的工作质量起决定性作用。为了保证空气质量流量传感器在大批量生产过程中有良好的测量精度及响应度，对流量传感器的测试和标定是必须的。根据汽车行驶过程中，流量传感器的实际工况并不是完全都是稳态的，因此在标定传感器的测试和标定中需要测试其静态和动态性能。此专利针对此要求设计了基于取样流道的一种流量传感器批量测试管道系统。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于取样流道的流量传感器的批量测试管道系统，能对待测流量传感器的性能进行有效地批量测试。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于取样流道的流量传感器批量测试管道系统，包括：流量产生装置、测试管道、校准管道和数据采集处理装置；流量产生装置与测试管道和校准管道相连，测试管道内设置标准流量传感器；

校准管道内设置多个取样流道，待校准流量传感器安装在取样流道内，取样流道将校准管道内的气体由湍流流动状态转变为层流状态；

数据采集处理装置与标准传感器和待校准流量传感器连接，采集传感器信号并进行比对。

本发明所述的系统中，多个待校准流量传感器在校准管道内沿圆周方向均匀分布。

本发明所述的系统中，取样流道的入口由宽变窄，取样流道的中间测试段设有待校准流量传感器插口，取样流道的出口由宽变窄，通过改变取样流道出口尺寸大小来控制取样流道内的流速范围。

本发明所述的系统中，取样流道的入口为楔形。

本发明所述的系统中，该系统还包括气体温度控制模块，置于测试管道内，对流量的温度进行控制。

本发明所述的系统中，该系统包括多条校准管道，多条测试管道均直线放置。

本发明所述的系统中，所述流量产生装置包括风机、电机和变频器；采用吸气式流量发生方法，由变频器对风机转速进行调节，风机的动力输入轴与电机相连，电机连接变频器。

本发明所述的系统中，气流温度控制模块包括加热器、制冷器、继电器、温度变送器、PID控制仪和处理器，当要进行温度设定时，处理器将目标温度值发送给PID控制仪，PID控制仪通过内部的PID控制运算得到一个继电器控制量，通过控制继电器的断开与闭合时间比来控制加热器和制冷器运行。

本发明所述的系统中，所述校准管道中设有蜂窝器和阻尼网。

本发明所述的系统中，流量产生装置通过平滑的过渡管道与测试管道、校准管道相连。

本发明所述的系统中，所述待校准流量传感器在轴向测试点之间距离不小于1.5m。

本发明所述的系统中，每条校准管道两端均设有电磁阀，控制每条校准管道的进气流量的开启和关闭。

本发明产生的有益效果是：本发明通过在校准管道内设置多个取样流道，待校准流量传感器安装在取样流道内，取样流道将校准管道内的气体由湍流流动状态转变为层流状态，以满足测试条件，实现待测流量传感器有效的批量测试。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明的流量传感器批量测试管道系统框图；

图2为本发明的测试流道结构；

图3a、图3b为本发明的取样流道的剖面示意图。

其中：1、风机，2、测试管道，3、校准管道，4、校准管道，5、电磁阀，6、基准插口，7、取样流道，8、待校准流量传感器插口，9、待校准流量传感器、10、待校准流量传感器，11、待校准流量传感器，12、标准流量传感器，13、加热模块，14、制冷模块，15、滤清器，16、传感检测模块，17、数据采集与扫描显示模块，18、温度控制模块，19蜂窝器，20阻尼网，21、过渡管道，22速度自动控制模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的基于取样流道的流量传感器批量测试管道系统，如图1所示，包括：流量产生装置、测试管道2、校准管道3和数据采集处理装置，流量产生装置与测试管道2和校准管道3相连，测试管道2内设置标准流量传感器。流量产生装置可由电控吸气装置调节控制进气流量。校准管道3内设置多个取样流道7，待校准流量传感器安装在取样流道7内，取样流道7将校准管道3内的气体由湍流流动状态转变为层流状态；

数据采集处理装置与标准传感器和待校准流量传感器连接，采集和比对传感器信号。

取样流道7的入口由宽变窄，取样流道7的中间测试段设有待校准流量传感器插口，取样流道7的出口由宽变窄，通过改变取样流道出口尺寸大小来控制取样流道内的流速范围。校准管道3中设置取样流道7，在校准管道3进气管的管壁上加工待标定传感器插口，取样流道固定在待标定传感器前端，使其进气口在校准管道的主流道中央。入口流向方向上设计为楔形，测试段下游存在大开槽，可通过设计取样流道出口尺寸大小来控制取样流道内的流速范围。如图3a和3b所示，本发明的一个实施例中，取样流道7入口处在流向方向上设计为楔形，流体的边界束缚逐步增强，使流体在测试段呈层流状态。测试段下游存在大开槽，取样流道7出口尺寸较小，通过设计开口大小来控制取样流道7内的流速范围。解决了进气管流速量程与热膜式流量传感器测试范围不匹配的问题，并将进气管中湍流流动状态转变为测试段的层流状态，满足测试条件。

如图2所示，在校准管道3上加工有多个待校准流量传感器插槽8，待校准流量传感器安装在待校准流量传感器插口8上，在校准管道内沿圆周方向均匀分布。本发明的一个实施例中，待校准流量传感器的个数为6，在圆周方向上均匀分布6个待校准流量传感器，既保证流场稳定的约束条件下得到结构尺寸最小的流道，同时也提高了传感器批量测试效率。

待校准流量传感器在轴向测试点之间距离应大于1.5m，经过1.5m的距离之后，流速重新趋于稳定，可减小插槽对流场的速度扰动。

该系统还包括气体温度控制模块18，置于测试管道2内，对流量的温度进行控制。气流温度控制模块包括加热器、制冷器、继电器、温度变送器、PID控制仪和处理器，当要进行温度设定时，处理器将目标温度值发送给PID控制仪，PID控制仪通过内部的PID控制运算得到一个继电器控制量，通过控制继电器的断开与闭合时间比来控制加热器和制冷器运行。处理器可使用计算机，当要进行温度设定时，先由计算机将目标温度值发送给PID控制仪，接着PID控制仪通过内部的PID控制运算得到一个继电器控制量，最终通过控制继电器的断开与闭合时间比来控制加热器和制冷器运行，从而实现对气流温度的PID控制。

所述流量产生装置包括风机1、电机和变频器；风机1(采用吸气式流量发生方法)安装于流道出口，由变频器对风机转速进行调节，风机的动力输入轴与电机相连，电机连接变频器。

风机1与校准管道3之间有一个平滑的过渡管道21，避免空气流量的损失。速度自动控制模块22改变风机1转速，产生具有连续可调的气流。该系统包括多条校准管道，每条校准管道两端均设有电磁阀，控制每条校准管道的进气流量的开启和关闭。并由安装在每条校准管道两端的电磁阀5控制各条校准管道的进气流量的开启和关闭。当某条校准管道上的待校准流量传感器被更换或安装时，其两侧阀门被关闭。

为了使空气得到有效的净化，在待校准流量传感器9前面安装了滤清器15。滤清器15和待校准流量传感器10之间采用蜂窝器19和阻尼网20来减少空气流速不均匀性导致的湍流强度，以得到更加均匀稳定的工作段气流。同时为了保证流过标准流量传感器12和待校准流量传感器10的气流状态的一致性，在待校准流量传感器16前面安装了滤清器。为了消除管道的局部阻力，多条测试管道均直线放置。

本发明的一个实施例中，二十条并行校准管道构成了系统的空气流道，图1示出三条校准管道3，每条校准管道开设二十四个插口，可以同时对二十四个待校准流量传感器进行校准。风机1、速度自动控制模块22通过改变电机的输入频率来控制风机1的转速，自动调节吸入空气的流量，实现风机1的变转速调节以获得符合相应要求输入的即空气质流量。当风机1工作时，校准管道的电磁阀5处于关闭状态，空气气流在测试管道2内流过，经滤清器15到温度控制模块，加热模块13和制冷模块14做出相应的控制，调节空气流量的温度。标准流量传感器12即安装在第测试管道内，待校准流量传感器10即安装在校准管道。

校准管道3可采用蜂窝器19和阻尼网20减少湍流强度，以得到均匀稳定的工作段气流。蜂窝器19的网眼挡住湍流的横向成份，消除漩涡和气流横向平均速度的变化。阻尼网20对气流不均匀度进行衰减，降低气流湍流强度。

校准管道可采用多条管道同时进行测量，收集多条并行管道的流量传感器的数据。

本发明的测试管道系统采用圆形小管径管道，直线放置，且工作段与风机之间设计了过渡段，采用平滑过渡的管道形式。

数据采集处理装置与待校准流量传感器相连，主要采集待校准流量传感器和标准传感器的输出信号并进行处理。

基于取样流道的流量传感器批量测试方法，包括以下步骤：

1)本批量测量设有并行的二十条校准流道，在每条校准流道上开设四处待校准流量传感器插口8，每处的圆周方向上均匀分布六个，即在每条进气管的管壁上开设二十四个封闭结构的待校准流量传感器插口8，保证校准管道中状态稳定的空气流动，同时也可以得到最为紧凑的结构。将取样流道7固定在待校准流量传感器插口8前端，取样流道7的进气口放置在主流道的中央，出口处于取样流道7的一侧。待校准流量传感器安装在取样流道的待校准流量传感器插口8上。

2)待测试管道2内空气气流稳定且温度达到要求时，校准管道的电磁阀5自动开启，进行对待校准流量传感器进行测量。

3)将流量传感器的插值计算函数模型的参数，写入待校准流量传感器内部空间。待管道内部流量趋于稳定后，系统开始工作，数据采集与扫描显示模块17收集待校准流量传感器的电压和信号，经过计算机处理得出相应的结果。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于取样流道的流量传感器批量测试管道系统，其特征在于，包括：流量产生装置、测试管道、校准管道和数据采集处理装置；流量产生装置与测试管道和校准管道相连，测试管道内设置标准流量传感器；

校准管道内设置多个取样流道，待校准流量传感器安装在取样流道内，取样流道将校准管道内的气体由湍流流动状态转变为层流状态；

数据采集处理装置与标准传感器和待校准流量传感器连接，采集传感器信号并进行比对。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，多个待校准流量传感器在校准管道内沿圆周方向均匀分布。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，取样流道的入口由宽变窄，取样流道的中间测试段设有待校准流量传感器插口，取样流道的出口由宽变窄，通过改变取样流道出口尺寸大小来控制取样流道内的流速范围。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，取样流道的入口为楔形。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括气体温度控制模块，置于测试管道内，对流量的温度进行控制。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流量产生装置包括风机、电机和变频器；采用吸气式流量发生方法，由变频器对风机转速进行调节，风机的动力输入轴与电机相连，电机连接变频器。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，气流温度控制模块包括加热器、制冷器、继电器、温度变送器、PID 控制仪和处理器，当要进行温度设定时，处理器将目标温度值发送给PID控制仪， PID 控制仪通过内部的PID 控制运算得到一个继电器控制量，通过控制继电器的断开与闭合时间比来控制加热器和制冷器运行。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述校准管道中设有蜂窝器和阻尼网。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述待校准流量传感器在轴向测试点之间距离不小于1.5m。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每条校准管道两端均设有电磁阀，控制每条校准管道的进气流量的开启和关闭。