CN106053877A - 一种流速传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种流速传感器，包括用于设置在管道内壁的支撑板和连接在管道外壁的夹紧板，支撑板中设置有电阻应变带安装空腔，在电阻应变带安装空腔中部设置有梯形的支撑块，在支撑块的表面设置有弹性胶层，在支撑板对应电阻应变带安装空腔的轴向两端设置有电阻应变带固定槽；电阻应变带的中部与弹性胶层接触，其两端固定在电阻应变带固定槽中；夹紧板与支撑板之间通过螺钉固定连接，在支撑板上设置有两个连接管，在连接管中设置有导电杆，导电杆端部与电阻应变带的电阻丝导通，在夹紧板内设置有与导电杆导通的导线，导线伸出至夹紧板外部与惠斯通电桥连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种流速传感器，属于管道流速传感器领域。
背景技术
流速计作为一个测量水流速度的设备，按领域，可以分为机械式、光学式、声波学式等几大类，其中：
光学式和声波学式具有数据采集精度高，流速反馈及时、对管道流速不存在衰减等影响广泛被使用在一些高精密的使用领域，比如：制药、精密化工、流体模型建立、管道和水泵等精密流体输送设备测试等；光学式和声学式主要通过声波、电磁波等介质，利用其在不同流速的介质下，对声波、电磁波衰减影响不同、传播速度不同的理念进行制造，其主体包括发射器和接收器，均为高精密的设备；
在对环境的要求较高，很难使用在诸如电厂、化工厂等粉尘含量高、水汽含量高的环境，且此类设备成本也较高，对于一些环境较差的使用工况，需要对设备进行经常性的保养和维护，不是很适合这些单位产品利润较低的工厂使用；
机械式的流速计一般安装于管道内部，从结构上来说，外界环境对机械式的流速计影响不大，而且机械式的流速计一般采用一个在流体中不断旋转的驱动叶轮，通过驱动叶轮的转速来获取流速，其主体结构包括叶轮和一个转动的发电机结构，结构简单、成本低廉，适合一些利润低、使用量大、对数据精度要求不高的工厂，但机械式的流速计也存在较大的缺点，为了降低数据模拟的难度，一般叶轮的转动轴线与管道的轴线同轴，流体迎面朝向叶轮流动，所以叶轮给管道中流体流速带来的衰减十分巨大，不仅可能使得管道内的流速无法达到工作指标，同时此种结构的流速也不是非常准确，一般只能按照在管路结构的尾管位置，使用范围也很小；
如ZL201110251948.0提出的一种机械式的流速计，其采用一个大型叶轮实现对流速的检测，此流速计流阻较大，对流体驱动泵的扬程要求较高，且对整个管路带来的流速衰减也较大，此外，此流速计一般需要串联到管道内，如果需要对现有管路进行安装，那么需要将现有管路进行拆卸，整体工程量较大，此外转动式的流速计如果叶轮的品质不高的话，转动时也会给管道带来一定的抖动，影响管路的寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中光学、声学式流速计成本高、使用环形要求高，叶轮式流速计流阻大、安装困难等技术问题，提供一种流速传感器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种流速传感器，包括一个用于设置在管道内壁的支撑板和一个连接在管道外壁的夹紧板，所述支撑板中设置有一个电阻应变带安装空腔，在所述电阻应变带安装空腔中部设置有一个梯形的支撑块，在支撑块的表面设置有弹性胶层，在所述支撑板对应电阻应变带安装空腔的轴向两端设置有电阻应变带固定槽；所述电阻应变带的中部与弹性胶层接触，其两端固定在电阻应变带固定槽中；所述夹紧板与支撑板之间通过螺钉固定连接，在所述支撑板上设置有两个连接管，在所述连接管中设置有导电杆，导电杆端部与电阻应变带的电阻丝导通，在所述夹紧板内设置有与所述导电杆导通的导线，导线伸出至夹紧板外部与惠斯通电桥连接。
作为本发明的进一步改进，在所述电阻应变带安装空腔内壁对应支撑块的轴向两端各设置有一个橡胶压条，通过橡胶压条将电阻应变带压紧在支撑块的弹性胶层上。
作为本发明的进一步改进，在所述电阻应变带安装空腔内壁对应电阻应变带固定槽的开口端位置还设置有橡胶顶条，所述电阻应变带的外表面与橡胶顶条接触。
作为本发明的进一步改进，所述导线包括两组设置在夹紧板内的导电铜片，在所述夹紧板上设置有连接孔，所述导电铜片的一端位于连接孔底部，所述导电杆的轴向两端为球形结构，且导电杆采用弹性材料制成。
作为本发明的进一步改进，在所述夹紧板上设置有一个连接座，所述导电铜片的另一端部位于连接座上。
作为本发明的进一步改进，位于支撑块梯形上底边上的弹性胶层为弧形凸起结构。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过一个设置在管道壁面的支撑板，并在其上通过一个凸起结构设置电阻应变带；水流在不同流速下，其对管道壁面产生的阻力和切向力均不同，所以不同流速下，水流对应电阻应变带的挤压也会不同，本结构利用此原理，在不需要更换原有管道的情况下，就可以实现本结构的固定安装，对管道内部流速的影响也较小。
2、橡胶顶条可以保证电阻应变带紧贴于弹性胶层上，防止电阻应变带因为水流过大而发生脱离，使得电阻应变带发生撕裂。
3、橡胶顶条可以防止锐角状的电阻应变带固定槽的边缘割伤电阻应变带。
4、导电铜片相比于导线电阻更低，且连接直接接触式的导通连接相比于传统包胶线连接更为方便，弹性材料制成的导电杆可以保证连接的稳定性，降低中间电路的电阻。
5、凸起结构的弹性胶层可以增大电阻应变带与流体的接触面积，提高灵敏度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的安装示意图；
图中：1、管壁；2、支撑板；3、支撑块；4、弹性胶层；5、电阻应变带；6、橡胶压条；7、橡胶顶条；8、电阻应变带固定槽；9、螺钉；10、连接管；11、导电杆；12、导电铜片。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明为一种流速传感器，包括一个用于设置在管道内壁的支撑板和一个连接在管道外壁的夹紧板，所述支撑板中设置有一个电阻应变带安装空腔，在所述电阻应变带安装空腔中部设置有一个梯形的支撑块，在支撑块的表面设置有弹性胶层，在所述支撑板对应电阻应变带安装空腔的轴向两端设置有电阻应变带固定槽；所述电阻应变带的中部与弹性胶层接触，位于支撑块梯形上底边上的弹性胶层为弧形凸起结构，其两端固定在电阻应变带固定槽中；所述夹紧板与支撑板之间通过螺钉固定连接，在所述支撑板上设置有两个连接管，在所述连接管中设置有导电杆，导电杆端部与电阻应变带的电阻丝导通，在所述夹紧板内设置有与所述导电杆导通的导线，所述导线包括两组设置在夹紧板内的导电铜片，在所述夹紧板上设置有连接孔，所述导电铜片的一端位于连接孔底部，所述导电杆的轴向两端为球形结构，且导电杆采用弹性材料制成，在所述夹紧板上设置有一个连接座，所述导电铜片的另一端部位于连接座上，导电铜片通过插接在连接座上的缠头与惠斯通电桥连接；
在所述电阻应变带安装空腔内壁对应支撑块的轴向两端各设置有一个橡胶压条，通过橡胶压条将电阻应变带压紧在支撑块的弹性胶层上，在所述电阻应变带安装空腔内壁对应电阻应变带固定槽的开口端位置还设置有橡胶顶条，所述电阻应变带的外表面与橡胶顶条接触；
使用时，如图所示，首先将电阻应变带安装到支撑板中以准备安装；随后将局部管道拆下，并参照连接管和螺钉位置对管壁进行钻孔；之后将导电杆穿入到连接管中，并通过螺钉安装夹紧板，通过将导电杆压紧以实现电阻应变带轴向两端的外露电阻丝与导电铜片之间的导通；最后将插头连接到连接座上，以实现与惠斯通电桥的连接；
在水流流过时，水流因为沿层阻力效应会对管道表面产生一定的剪切力和挤压力，而这个剪切力和挤压力会使得电阻应变带挤压弹性胶层发生变形，从而使得电阻应变带的张力发生改变，电阻值发生变化，而其变化量则可以通过相应的计算式量化成电阻应变带的变形量，从而参照电阻应变带本身的弹性力就可以获得相关流速参数。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种流速传感器，其特征是：包括一个用于设置在管道内壁的支撑板和一个连接在管道外壁的夹紧板，所述支撑板中设置有一个电阻应变带安装空腔，在所述电阻应变带安装空腔中部设置有一个梯形的支撑块，在支撑块的表面设置有弹性胶层，在所述支撑板对应电阻应变带安装空腔的轴向两端设置有电阻应变带固定槽；所述电阻应变带的中部与弹性胶层接触，其两端固定在电阻应变带固定槽中；所述夹紧板与支撑板之间通过螺钉固定连接，在所述支撑板上设置有两个连接管，在所述连接管中设置有导电杆，导电杆端部与电阻应变带的电阻丝导通，在所述夹紧板内设置有与所述导电杆导通的导线，导线伸出至夹紧板外部与惠斯通电桥连接。
2.如权利要求1所述的一种流速传感器，其特征是：在所述电阻应变带安装空腔内壁对应支撑块的轴向两端各设置有一个橡胶压条，通过橡胶压条将电阻应变带压紧在支撑块的弹性胶层上。
3.如权利要求1所述的一种流速传感器，其特征是：在所述电阻应变带安装空腔内壁对应电阻应变带固定槽的开口端位置还设置有橡胶顶条，所述电阻应变带的外表面与橡胶顶条接触。
4.如权利要求1所述的一种流速传感器，其特征是：所述导线包括两组设置在夹紧板内的导电铜片，在所述夹紧板上设置有连接孔，所述导电铜片的一端位于连接孔底部，所述导电杆的轴向两端为球形结构，且导电杆采用弹性材料制成。
5.如权利要求4所述的一种流速传感器，其特征是：在所述夹紧板上设置有一个连接座，所述导电铜片的另一端部位于连接座上。
6.如权利要求1所述的一种流速传感器，其特征是：位于支撑块梯形上底边上的弹性胶层为弧形凸起结构。
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