CN105372446A - 一种差压式风速测量传感器及具有其的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种差压式风速测量传感器及具有其的检测装置，涉及传感器技术领域。所述差压式风速测量传感器包括测量探头和信号处理单元；所述测量探头包含有一次测量传感器、低速风轮、高端取压嘴、低端取压嘴、法兰盘及支撑柄，其中，一次测量传感器中空，其内部分为前文丘里管和后文丘里管，后文丘里管包括收缩段、喉径段及释压锥管，低速风轮设置在释压锥管的出口处；支撑柄一端与法兰盘连接，另一端与一次测量传感器连接；所述高端取压嘴与低端取压嘴安装在法兰盘上；信号处理单元包含有智能测控组件、测控状态显示组件及外壳。本发明的优点在于：能够实现低风速的测量，缩短信号盲区，输出信号量值大，测量压损小，安装方便，维护成本小。

Description

一种差压式风速测量传感器及具有其的检测装置

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种差压式风速测量传感器及具有其的检测装置。

背景技术

在某些工程应用或飞机地面试验中，基于任务要求，需要高精度测量在大中型封闭管道、低风速(0m/s--20m/s)条件下低风速参数量值,进而实现对低风速工作条件的精确控制。

目前，风速测量传感器类型较多，有管式类(均速管、笛管、背靠管等)、巴类(威力巴、超力巴、德塔巴等)、皮托类(皮托文丘里管、皮托涡轮等)、热式类、内藏式、机翼类、横截面类等，在较大风速条件下，大部分都能满足测量精度的需求，但也存在以下比较突出的问题：

1)在低风速段对低风速参数测量，测量误差很大，管式类、巴类、皮托类测量传感器甚至在(0m/s--5m/s)区间出现信号响应盲区。

2)内藏式、机翼类、横截面类测量传感器结构相对复杂，体积较大，不易运输、安装，使用中压损较大，后期维护成本较大。

3)管式类、巴类、皮托类测量传感器，受测量原理和自身结构所限，输出的信号量值相对较小，同时信号输出通道容易堵塞，对实现精确测控带来了诸多不利的影响。

4)热式类测量传感器，属新兴传感器，但采用的基本测量技术相对保守、落后，对工况使用环境要求较高，应用和推广受到一定限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种差压式风速测量传感器，以解决或减轻现有技术背景中存在的至少一处的问题。

本发明的技术方案是：一种差压式风速测量传感器，包括测量探头1和信号处理单元2；

所述测量探头1包含有一次测量传感器20、低速风轮13、高端取压嘴3、低端取压嘴4、法兰盘5及支撑柄8，其中，

所述一次测量传感器20中空，其内部分为前文丘里管和后文丘里管，所述后文丘里管包括收缩段10、喉径段19及释压锥管12，低速风轮13设置在释压锥管12的出口处；

所述支撑柄8一端与法兰盘5连接，另一端与一次测量传感器20连接；

所述高端取压嘴3与低端取压嘴4安装在法兰盘5上；

所述信号处理单元2安装在法兰盘5上，并包含有智能测控组件、测控状态显示组件及外壳；

所述差压变送器21连接高端取压嘴3与低端取压嘴4，并将高端取压嘴3与低端取压嘴4检测到的压力传送给信号处理单元2。

优选地，所述低速风轮13通过轴架14、支架15固定在释压锥管12内部的中心轴线上，支架15由2～4个的支撑架构成，并沿轴架14周向均布。

优选地，所述高端取压嘴3、低端取压嘴4可设置为1对或1对以上，高端取压嘴相互连通，低端取压嘴相互连通，固定在法兰盘5表面上；高端取压嘴3通过法兰盘5上的通孔与前置取压管6连接、低端取压嘴4通过法兰盘5上的通孔与后置取压管7连接，所述前置取压管6、后置取压管7穿过支撑柄8的内腔，分别与一次测量传感器20的前取压环腔9、后取压环腔11连接。

优选地，所述法兰盘5的形状设置为四方形、圆形或三角形。

优选地，所述支撑柄8两端分别与法兰盘5、一次测量传感器20焊接为一体，支撑柄8与一次测量传感器20中心轴线夹角范围为：30°～90°。

优选地，所述信号处理单元2固定在法兰盘5上，低速风轮13工作电源控制端和外置的差压变送器21的信号输出端均连接至信号处理单元2的智能测控组件上。

本发明还提供了一种检测装置，所述检测装置包含有如上所述的差压式风速测量传感器。

本发明的有益效果是：本发明的一种差压式风速测量传感器及具有其的检测装置，解决了在风速较低的情况下的测量问题，与现有技术相比，其优点在于：

1)能够实现风速在低流速条件下的高精度测量，测量精度可达到0.5级，且缩小了信号盲区；

2)结构简单、安装方便，后期维护成本小；

3)输出信号量值大，测量压损小；

4)对使用环境要求较低，可广泛应用。

附图说明

图1是本发明一实施例的差压式风速测量传感器的结构示意图；

其中：1-测量探头、2-信号处理单元、3-高端取压嘴、4-低端取压嘴、5-法兰盘、6-前置取压管、7-后置取压管、8-支撑柄、9-前取压环腔、10-收缩段、11-后取压环腔、12-释压锥管、13-低速风轮、14-轴架、15-支架、17-稳流管、18-迎风引流段、20-一次测量传感器、21-差压变送器。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供的一种差压式风速测量传感器，包括测量探头1和信号处理单元2；

测量探头1包含有一次测量传感器20、低速风轮13、高端取压嘴3、低端取压嘴4、法兰盘5及支撑柄8，其中，

一次测量传感器20中空，其内部分为前文丘里管和后文丘里管，前文丘里管包括迎风引流段18和稳流管17，稳流管17设置有前取压环腔9，前取压环腔9与绕稳流管17的中心线均布在内孔壁上的取压孔连通，所述取压孔设置有2个，可以理解的是，取压孔还可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，取压孔设置有4个，且取压孔的数量可以设置为至少2个。

后文丘里管包括收缩段10、喉径段19及释压锥管12，喉径段19设置有后取压环腔11，后取压环腔11与绕喉径段19的中心线均布在内孔壁上的取压孔连通，所述取压孔设置有2个，可以理解的是，取压孔还可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，取压孔设置有4个，且取压孔的数量可以设置为至少2个。

在稳流管17与喉径段19之间设置有收缩段10，收缩段10设置为锥形孔，锥孔大端与稳流管17相连，锥孔小端与喉径段19相连，风速在从稳流段17流入喉径段19后，由于内孔截面缩小，风速得到提高。

释压锥管12设置为圆锥段，其小端与喉径段19相连，在释压锥管12的大端出口处设置有低速风轮13，当被测风速太小时，可以启动低速风轮13提高风速；

支撑柄8一端与法兰盘5通过焊接固定连接连接，另一端通过焊接与一次测量传感器20连接。

高端取压嘴3与低端取压嘴4安装在法兰盘5上。

信号处理单元2安装在法兰盘5上，并包含有智能测控组件、测控状态显示组件及外壳。

差压变送器21连接高端取压嘴3与低端取压嘴4，并将高端取压嘴3与低端取压嘴4检测到的压力传送给信号处理单元2。

低速风轮13通过轴架14、支架15固定在释压锥管12内部的中心轴线上，支架15由3个的支撑架构成，并沿轴架14周向均布。可以理解的是，所述支架15也可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，支架15由2个支撑架构成；在另一个备选实施例中，支架15由4个支撑架组成。

高端取压嘴3、低端取压嘴4设置为2对，高端取压嘴3相互连通，低端取压嘴4相互连通，固定在法兰盘5表面上；高端取压嘴3通过法兰盘5上的通孔与前置取压管6连接、低端取压嘴4通过法兰盘5上的通孔与后置取压管7连接，所述前置取压管6、后置取压管7穿过支撑柄8的内腔，分别与一次测量传感器20的前取压环腔9、后取压环腔11连接。可以理解的是，高端取压嘴3与低端取压嘴4的数量还可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，高端取压嘴3与低端取压嘴4设置为4对，且高端取压嘴3与低端取压嘴4可以设置为1对或1对以上。

法兰盘5的形状设置为圆形。可以理解的是，法兰盘5的形状还可以设置可为四方形、三角形。

支撑柄8的两端分别与法兰盘5、一次测量传感器20焊接为一体，支撑柄8与一次测量传感器20中心轴线夹角为60°。可以理解的是，所述夹角还可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，支撑柄8与一次测量传感器20中心轴线夹角为30°；在另一个备选实施例中，支撑柄8与一次测量传感器20中心轴线夹角为90°，且所述夹角可以设置为30°～60°。

信号处理单元2固定在法兰盘5上，低速风轮13工作电源控制端和外置的差压变送器信号输出端均连接至信号处理单元2的智能测控组件上。

使用过程中，当差压式风速测量传感器的高端取压嘴与低端取压嘴将测到的压力后传递给差压变送器，差压变送器将输出的电信号同步传送给信号处理单元2的智能测控组件。如果被测风速过小，智能测控组件动态监测到差压小信号，同时动态监测电动低速风轮13停转信号，即给出低速风轮13启动指令，低速风轮13上电启动，对贯穿测量传感器的风产生正向抽吸作用，差压信号瞬间增大。随着介质风速逐渐增大，当差压信号增大到某一量值时，智能测控组件智能输出控制指令，切断低速风轮13的工作电源，低速风轮13停止工作，低速增速工作模式完成，即可进入正常测量模式。通过以上控制，在低风速工况条件下，差压式风速测量传感器可以实现大差压信号的输出，进而实现低风速参量的高精度测量。

本发明还提供了一种检测装置，所述检测装置包含有如上所述的差压式风速测量传感器。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种差压式风速测量传感器，其特征在于：包括测量探头(1)和信号处理单元(2)及差压变送器(21)；

所述测量探头(1)包含有一次测量传感器(20)、低速风轮(13)、高端取压嘴(3)、低端取压嘴(4)、法兰盘(5)及支撑柄(8)，其中，

所述一次测量传感器(20)中空，其内部分为前文丘里管和后文丘里管，所述后文丘里管包括收缩段(10)、喉径段(19)及释压锥管(12)，低速风轮(13)设置在释压锥管(12)的出口处；

所述支撑柄(8)一端与法兰盘(5)连接，另一端与一次测量传感器(20)连接；

所述高端取压嘴(3)与低端取压嘴(4)安装在法兰盘(5)上；

所述信号处理单元(2)安装在法兰盘(5)上，并包含有智能测控组件、测控状态显示组件及外壳；

所述差压变送器(21)连接高端取压嘴(3)与低端取压嘴(4)，并将高端取压嘴(3)与低端取压嘴(4)检测到的压力传送给信号处理单元(2)。

2.根据权利要求1所述的差压式风速测量传感器，其特征在于：所述低速风轮(13)通过轴架(14)、支架(15)固定在释压锥管(12)内部的中心轴线上，支架(15)由2～4个的支撑架构成，并沿轴架(14)周向均布。

3.根据权利要求1所述的差压式风速测量传感器，其特征在于：所述高端取压嘴(3)、低端取压嘴(4)可设置为1对或1对以上，高端取压嘴相互连通，低端取压嘴相互连通，固定在法兰盘(5)表面上；高端取压嘴(3)通过法兰盘(5)上的通孔与前置取压管(6)连接、低端取压嘴(4)通过法兰盘(5)上的通孔与后置取压管(7)连接，所述前置取压管(6)、后置取压管(7)穿过支撑柄(8)的内腔，分别与一次测量传感器(20)的前取压环腔(9)、后取压环腔(11)连接。

4.根据权利要求1所述的差压式风速测量传感器，其特征在于：所述法兰盘(5)的形状设置为四方形、圆形或三角形。

5.根据权利要求1所述的差压式风速测量传感器，其特征在于：所述支撑柄(8)两端分别与法兰盘(5)、一次测量传感器(20)焊接为一体，支撑柄(8)与一次测量传感器(20)中心轴线夹角范围为：30°～90°。

6.根据权利要求1所述的差压式风速测量传感器，其特征在于：所述信号处理单元(2)固定在法兰盘(5)上，低速风轮(13)工作电源控制端和外置的差压变送器(21)的信号输出端均连接至信号处理单元(2)的智能测控组件上。

7.一种检测装置，其特征在于：所述检测装置包含有如权利要求1至6中任意一项所述的差压式风速测量传感器。