CN111765935A - 小型热式气体质量流量计 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种小型热式气体质量流量计。在该技术方案中，外壳上壳与外壳下壳相互扣合构成完整外壳，在所述完整外壳的侧端设有输入输出航空插座接口；在传感器的外部具有传感器封装外套，在传感器封装外套的下端固定连接有传感器探针；在基板上分别设置有显示器和按钮，基板固定连接在外壳上壳的顶部；在主控板上分别具有输入输出连接口和传感器连接口，主控板安装于所述完整外壳中，所述传感器与传感器连接口相连接，所述传感器通过传感器封装外套安装在外壳下壳上。本发明可适用于DN20以下的口径；其结构简单，受气体流动状态的变化影响较小，测量精度较高，不受现场条件限制；能实时显示并实时存储测量数据，使用操作较方便。

Description

小型热式气体质量流量计

技术领域

本发明涉及气体质量流量计技术领域，具体涉及一种小型热式气体质量流量计。

背景技术

热式流量计，是基于热扩散原理而设计的流量仪表。即利用流体流过发热物体时，发热物体的热量散失多少与流体的流量呈一定的比例关系，此类流量计一般设有两组电阻式温度传感器，一只用来做热源，另一只用来测量流体温度，当流体流动时，两者之间的温度差与流量的大小成线性关系，再通过微电子控制技术，将这种关系转换为测量流量信号的线性输出。

热式气体质量流量计按照其安装方式分为插入式与管段式两种形式，其中插入式适用于DN80～DN6000mm的管径，管段式适用于DN20～DN2000mm的管径。对于管段式而言，目前最小口径只能做到DN20，如果管径再小就很难实现。导致这一问题的主要原因，一方面在于目前常规热式气体质量流量计的自身结构较为复杂；另一方面，目前常见的热式气体质量流量计支持的传感器类型固定，传感器外形比较大，很难在小口径下使用。

此外，目前常规的热式气体质量流量计受气体流动状态的变化影响较大，测量精度较低；而且无法对测量的数据信息进行实时显示、实时存储，因此在功能层面也有待改善。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种小型热式气体质量流量计，以解决现有技术中，常规管段式热式气体质量流量计难以适用于DN20以下口径的技术问题。

本发明要解决的另一技术问题是，如何进一步提升热式气体质量流量计的测量精度。

本发明要解决的另一技术问题是，常规热式气体质量流量计无法对测量的数据信息进行实时显示、实时存储。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

小型热式气体质量流量计，包括外壳上壳，输入输出航空插座接口，外壳下壳，传感器封装外套，显示器，按钮，基板，输入输出连接口，传感器连接口，主控板，传感器探针，其中，外壳上壳与外壳下壳相互扣合构成完整外壳，在所述完整外壳的侧端设有输入输出航空插座接口；在传感器的外部具有传感器封装外套，在传感器封装外套的下端固定连接有传感器探针；在基板上分别设置有显示器和按钮，基板固定连接在外壳上壳的顶部；在主控板上分别具有输入输出连接口和传感器连接口，主控板安装于所述完整外壳中，所述传感器与传感器连接口相连接，所述传感器通过传感器封装外套安装在外壳下壳上。

作为优选，还包括电源模块，传感器电源模块，测速传感器，测温传感器，信号采集模块，信号处理控制模块，按键模块，显示模块，通讯模块，输出模块，电源检测模块，电源，其中，电源与电源模块电性连接，电源模块分别与传感器电源模块、信号采集模块、信号处理控制模块、按键模块、显示模块、通讯模块、输出模块、电源检测模块电性连接，传感器电源模块分别与测速传感器和测温传感器电性连接；测速传感器和测温传感器分别与信号采集模块通信，信号采集模块与信号处理控制模块通信，信号处理控制模块分别与按键模块、显示模块、通讯模块、输出模块、电源检测模块通信。

作为优选，传感器探针是直径为2mm的铂电阻。

作为优选，所述铂电阻的规格为PT20或PT200。

作为优选，所述传感器的轴线与外壳下壳的表面之间夹45°角。

作为优选，外壳上壳与外壳下壳之间通过若干螺栓紧固连接。

作为优选，在外壳上壳上开设有窗口，显示器位于所述窗口处。

本发明提供了一种结构简单、测量精度高并且具有实时显示功能的小型热式气体质量流量计。该小型热式气体质量流量计可适用于DN20以下的所有口径，可实现气动接口的连接，可随意实现不同小口径的连接变化；同时，采用了自制研发的微小型传感器，通过按键菜单来选择合适的传感器类型。同时内置多种标定曲线数据，可根据现场工况选择合适的标定曲线。增加了分时段流量数据的分析功能，这是目前市面上同类产品所不具备的。

本发明的技术效果集中体现在以下方面：(1)本发明的小型热式气体质量流量计，其结构简单，受气体流动状态的变化影响较小，测量精度较高，不受现场条件限制，内置电源实时测量。(2)本发明的小型热式气体质量流量计，能够自身实时显示所测的气体流量等相关数据信息，实时存储测量数据，使用操作较方便。

附图说明

图1为本发明的外壳结构示意图；

图2为本发明的传感器结构示意图；

图3为本发明的电路结构示意图；

图4为本发明的电路结构框图；

图中：

1、外壳上壳 2、输入输出航空插座接口 3、外壳下壳

4、传感器封装外套 5、显示器 6、按钮

7、基板 8、输入输出连接口 9、传感器连接口

10、主控板 11、传感器探针 12、电源模块

13、传感器电源模块 14、测速传感器 15、测温传感器

16、信号采集模块 17、信号处理控制模块 18、按键模块

19、显示模块 20、通讯模块 21、输出模块

22、电源检测模块 23、电源。

具体实施方式

以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。

实施例1

小型热式气体质量流量计，包括外壳、电路装置、和传感器装置；

上述的电路装置包括测速传感器、测温传感器、信号采集模块、信号处理控制模块、按键模块、显示模块、通讯模块、输出模块、电源检测模块、传感器电源模块、电源模块和电池；

测速传感器、测温传感器均分别与信号采集模块信号电连接；信号采集模块、按键模块、显示模块、通讯模块、输出模块、电源检测模块、传感器电源模块均分别与信号处理控制模块信号电连接；通讯模块与信号处理控制模块双向信号电连接；电源模块用于提供电源。

传感器装置包括传感器探针(直径2mm的PT20和PT200)、传感器保护套，传感器安装采用45°角倾斜安装；

外壳包括上壳和下壳；上壳部分主要用于安装电路装置以及输出接口的安装；

上壳的正面设有显示屏显示窗口；侧边有1只航空接头，用于电源的输入和信号的输出，下面有四个螺丝孔用于与下壳的连接。

实施例2

小型热式气体质量流量计，如图1～4所示，主要由外壳、电路装置、和传感器装置组成。

外壳主要由外壳上壳1、外壳下壳3组成。

电路装置主要由电源模块12、传感器电源模块13、信号采集模块16、信号处理控制模块17、按键模块18、显示模块19、通讯模块20、输出模块21、电源检测模块22、电源23组成。

显示模块19用于实时显示测量值及查询测量的存储值，工作状态的指示及故障提示。

按键模块18用于参数的设置及数据查询日期的设定。

信号采集模块16接收各传感器的输出信号，并将信号进行滤波、放大处理并转换成电压信号后传输给信号处理控制模块17。

信号处理控制模块17为核心模块。信号处理控制模块17接收信号采集模块16的信号进行处理和运算，并控制相应的模块执行相应的动作：将计算后的实时数据发送给显示模块19进行实时显示；通过通讯模块20与外部设备(如计算机)进行通讯，将实时检测信息传输给计算机并接收计算机发出的设置、控制等命令信号；通过控制输出模块21输出电流信号给系统中的下级设备。

电源模块12为其他各模块提供工作电源。电源模块12将直流电转换成其他各模块所需的工作电源。

传感器电源模块13通过电源模块12输入的电源，转换成传感器工作使用的特定电源。

电源检测模块22用于检测电池及电源模块输入是否正常，并将检测结果传送给信号处理控制模块17进行判断，并将判断结果通过显示模块19显示出来。

传感器装置主要由传感器封装外套4、传感器探针11组成。

传感器探针11采用外径为2mm的不锈钢保护套和铂电阻元件组成，用于测量被检测气体的流速，同时测量被测气体的温度，采集被测气体的流量信号，并将信号传输给信号采集模块16。

传感器装置通过传感器封装外套4倾斜45度角安装在外壳下壳3上。

本实施例中，传感器探针采用高灵敏度的PT20元件和PT200元件封装而成。

本实施例的小型热式气体质量流量计的工作原理简述如下：

本实施例的小型热式气体质量流量计，基于热扩散原理而设计，即利用气体流过发热物体所带走的热量与流体的流速呈比例关系的原理，气体分子流动时带走传感器11的热量的多少与气体流体的流速、分子的多少成正比；传感器11阻值随之亦减小，同时，测速传感器会自动补充被气体分子带走的热量，经过时间S后，带走的热量和实时补充的热量会达到新的静态热平衡，产生一个新温度差和电阻差，信号采集模块16获取恒温差转换的电阻差信号，通过滤波、放大、AD转换后送信号处理控制模块17，依据所消耗的功率得出气体的流量。如果气体没有流动，即使气体的温度发生变化，传感器检测的输出为零，也即其输出只与气体的实际质量流量相关，从而达到测量气体质量流量的目的。综上，本实施例的便携式热式气体质量流量计，其结构简单，受气体流动状态的变化影响较小，测量精度较高；能够自身实时显示所测的气体质量流量等相关数据信息，便携方便，随时随地即可测量。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.小型热式气体质量流量计，其特征在于包括外壳上壳(1)，输入输出航空插座接口(2)，外壳下壳(3)，传感器封装外套(4)，显示器(5)，按钮(6)，基板(7)，输入输出连接口(8)，传感器连接口(9)，主控板(10)，传感器探针(11)，其中，外壳上壳(1)与外壳下壳(3)相互扣合构成完整外壳，在所述完整外壳的侧端设有输入输出航空插座接口(2)；在传感器的外部具有传感器封装外套(4)，在传感器封装外套(4)的下端固定连接有传感器探针(11)；在基板(7)上分别设置有显示器(5)和按钮(6)，基板(7)固定连接在外壳上壳(1)的顶部；在主控板(10)上分别具有输入输出连接口(8)和传感器连接口(9)，主控板(10)安装于所述完整外壳中，所述传感器与传感器连接口(9)相连接，所述传感器通过传感器封装外套(4)安装在外壳下壳(3)上。

2.根据权利要求1所述的小型热式气体质量流量计，其特征在于，还包括电源模块(12)，传感器电源模块(13)，测速传感器(14)，测温传感器(15)，信号采集模块(16)，信号处理控制模块(17)，按键模块(18)，显示模块(19)，通讯模块(20)，输出模块(21)，电源检测模块(22)，电源(23)，其中，电源(23)与电源模块(12)电性连接，电源模块(12)分别与传感器电源模块(13)、信号采集模块(16)、信号处理控制模块(17)、按键模块(18)、显示模块(19)、通讯模块(20)、输出模块(21)、电源检测模块(22)电性连接，传感器电源模块(13)分别与测速传感器(14)和测温传感器(15)电性连接；测速传感器(14)和测温传感器(15)分别与信号采集模块(16)通信，信号采集模块(16)与信号处理控制模块(17)通信，信号处理控制模块(17)分别与按键模块(18)、显示模块(19)、通讯模块(20)、输出模块(21)、电源检测模块(22)通信。

3.根据权利要求1所述的小型热式气体质量流量计，其特征在于，传感器探针(11)是直径为2mm的铂电阻。

4.根据权利要求3所述的小型热式气体质量流量计，其特征在于，所述铂电阻的规格为PT20或PT200。

5.根据权利要求1所述的小型热式气体质量流量计，其特征在于，所述传感器的轴线与外壳下壳(3)的表面之间夹45°角。

6.根据权利要求1所述的小型热式气体质量流量计，其特征在于，外壳上壳(1)与外壳下壳(3)之间通过若干螺栓紧固连接。

7.根据权利要求1所述的小型热式气体质量流量计，其特征在于，在外壳上壳(1)上开设有窗口，显示器(5)位于所述窗口处。

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