CN112816011B - 一种流体测量传感器及质量流量控制器 - Google Patents

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Abstract

一种流体测量传感器及质量流量控制器，流体流量传感器包括传感器底座、盖板、外壳、传感管和保温层；外壳连接于传感器底座，盖板从外壳的一侧嵌入外壳中，外壳的内侧壁上设有第一半槽，盖板的内侧壁上设有第二半槽，第一半槽与第二半槽拼接成安装槽；传感管具有缠绕于其上的绕组，被保温层包裹的传感管设于安装槽内，传感管的两端穿过传感器底座。本发明涉及的流体测量传感器，盖板从一侧嵌入外壳中，形成安装槽，包裹保温层的传感管放置于安装槽内，从而可以避免热量从腔室接缝中逸散，造成零漂。

Description

一种流体测量传感器及质量流量控制器
技术领域
本发明属于传感器技术领域，更具体地，涉及一种流体测量传感器及质量流量控制器。
背景技术
气体质量流量控制器是一种用于精确测量和控制气体流量的仪器，在多种领域的科研和生产中有着重要的应用。流体测量传感器作为气体质量流量控制器中的一个重要的核心部件，对气体质量流量控制器整体性能指标产生直接的影响。
流体测量传感器是一种热式的流体测量传感器。其采用毛细管传热温差量热法原理测量流体的流量，当没有流量流过流体测量传感器时，流体测量传感器内部的温度分布曲线应该是左右对称的。但是，如果由于某些原因，比如：流体测量传感器内部结构设计不合理，内部零件发生松动等导致流体测量传感器内部的热量分布不对称，使得流体测量传感器内部的温度分布曲线产生偏移。这种偏移不是流体流过流体测量传感器导致的，而流体测量传感器内部热量分布不均匀导致的就是流体测量传感器的零漂。目前，零漂是现有流体测量传感器的普遍存在的问题。流体测量传感器的零漂是导致气体质量流量控制器出现如：精度超差、线性不好和重复度差等问题的主要原因。现有的流体测量传感器为两个外壳合并成一个腔室，传感管与支架和外壳通过胶粘固定，无法保证左右对称性，且热量容易从两个外壳接缝逸散，导致流体测量传感器零漂。
因此，需要设计一种新型流体测量传感器及其应用，能够具有低零漂、测量精度高、工作可靠、而且易于制造和低成本等特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种流体测量传感器及质量流量控制器，能够有效地抑制零漂。
为了实现上述目的，本发明提供一种流体测量传感器，包括传感器底座、盖板、外壳、传感管和保温层；
所述外壳连接于所述传感器底座，所述盖板从所述外壳的一侧嵌入所述外壳中，所述外壳的内侧壁上设有第一半槽，所述盖板的内侧壁上设有第二半槽，所述第一半槽与所述第二半槽拼接成安装槽；
所述传感管具有缠绕于其上的绕组，所述保温层包裹所述绕组，被所述保温层包裹的所述传感管设于所述安装槽内，所述传感管的两端穿过所述传感器底座。
优选地，所述传感管和所述安装槽均为n型，所述绕组包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组对称缠绕于所述n型的封闭端，所述保温层包裹所述n型的封闭端。
优选地，还包括支架，所述支架包括第一板和第二板，所述第一板呈L型，包括弯折部和支撑部，所述传感器底座上设有形状与所述弯折部匹配的第一凹槽，所述弯折部通过第一螺钉连接于所述第一凹槽内，所述支撑部连接于所述第二板的中部，所述第二板的两端分别设有安装臂；
一对所述安装臂上设有第一孔和第二孔，所述传感器底座上设有一对第三孔，所述传感管的一端穿过所述第一孔和一个所述第三孔至所述传感器底座的底面，所述传感管的另一端穿过所述第二孔和另一个所述第三孔至所述传感器底座的底面。
优选地，所述传感管的两端与所述传感器底座之间设有密封材料；和/或，所述传感管与所述第一孔和所述第二孔之间通过满锡焊或满胶粘固定连接。
优选地，还包括压块和引出线，所述引出线的一端设有四个接线端子，所述第一绕组的两端与所述第二绕组的两端分别电性连接于四个所述接线端子；
所述压块连接于所述传感器底座，且位于所述盖板的底部，所述压块的底部设有第二凹槽，所述引出线被所述压块压设于所述第二凹槽内，所述引出线的另一端通过所述第二凹槽由所述压块和所述传感器底座之间伸出至所述盖板外侧。
优选地，所述传感器底座设有第三凹槽，所述第三凹槽与所述压块相对设置。
优选地，所述外壳的内侧面设有第四凹槽，所述支架位于所述第四凹槽内；
所述外壳的底部设有第五凹槽，所述第五凹槽与所述第一凹槽形成间隙，所述第一螺钉位于所述间隙内。
优选地，所述传感器底座的底面设有一对第一环形槽和一对第二环形槽，每个所述第一环形槽和每个所述第二环形槽均与一个所述第三孔同心设置，且所述第一环形槽位于所述第二环形槽之外。
优选地，所述外壳的内侧面设有第六凹槽，且所述第六凹槽的两侧边缘设有多个开口，所述盖板嵌入于所述第六凹槽内，且连接于所述多个开口。
本发明还提供一种质量流量控制器，包括上述的流体测量传感器。
本发明涉及的流体测量传感器，其有益效果在于，盖板从一侧嵌入外壳中，形成安装槽，包裹保温层的传感管放置于安装槽内，从而可以避免热量从接缝中逸散，造成零漂。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的流体测量传感器的结构示意图；
图2a示出了根据本发明的一个实施例的流体测量传感器的仰视图，图2b示出了图2a中的A-A向截面示意图，图2c示出了图2b中B-B向截面示意图；
图3示出了根据本发明的示例性实施例的流体测量传感器中支架与传感管的安装结构示意图；
图4示出了根据本发明的示例性实施例的流体测量传感器中传感管的示意图；
图5a示出了根据本发明的示例性实施例的流体测量传感器中传感器底座的俯视图，图5b示出了图5a中A-A向截面示意图，图5c示出了传感器底座的仰视图；
图6a示出了根据本发明的示例性实施例的流体测量传感器中压块的俯视图，图6b示出了压块的主视图；
图7a示出了根据本发明的示例性实施例的流体测量传感器中支架的主视图，图7b示出了支架的俯视图，图7c示出了支架的侧视图；
图8a示出了根据本发明的示例性实施例的流体测量传感器中外壳的内侧面结构示意图，图8b示出了图8a中外壳的A-A向截面示意图；
图9a示出了根据本发明的示例性实施例的流体测量传感器中引出线的主视图，图9b示出了引出线的侧视图；
图10a示出了根据本发明的示例性实施例的流体测量传感器中盖板线的主视图，图10b示出了盖板的侧视图；
图11a示出了根据本发明的示例性实施例的流体测量传感器中压块与传感器底座连接的俯视图，图11b示出了图11a中B-B向截面示意图，图11c示出了图11b中A-A向截面示意图；
附图标记说明：
1、传感器底座，11、第一环形槽，12、第二环形槽，13、第三孔，14安装孔，15、第三凹槽，16、第一凹槽，17、第二螺纹孔、18、第三螺纹孔，19、第一螺纹孔；2、压块，21、第二凹槽；3、引出线，31、接线端子；4、盖板；5、外壳，51、第六凹槽，52、第一半槽，53、第四凹槽，54、第五凹槽，55、开口；6、保温层；7、支架，71、第一孔，72、第二孔，73、第一板；8、第一螺钉；9、传感管，91、第一绕组，92、第二绕组；10、第二螺钉。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种流体测量传感器，包括传感器底座、盖板、外壳、传感管和保温层；
外壳连接于传感器底座，盖板从外壳的一侧嵌入外壳中，外壳的内侧壁上设有第一半槽，盖板的内侧壁上设有第二半槽，第一半槽与第二半槽拼接成安装槽；
传感管具有缠绕于其上的绕组，被保温层包裹的传感管设于安装槽内，传感管的两端穿过传感器底座。
本发明涉及的流体测量传感器，盖板从一侧嵌入外壳中，形成安装槽，包裹保温层的传感管放置于安装槽内，从而可以避免热量从接缝中逸散，造成零漂。
优选地，保温层为保温棉。传感管设于安装槽的中间，保温棉包裹绕组，能够避免热量从安装槽的接缝逸散，从而造成传感器的零漂。
优选地，传感管和安装槽均为n型，绕组包括第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组对称缠绕于n型的封闭端，保温层包裹n型的封闭端。
安装槽的封闭端截面可以为矩形，能够有效地固定传感管封闭端包裹的保温层，防止保温层安装错位。绕组在传感管上对称设置，能够使热量对称，有利于降低零漂。
优选地，上述流体流量传感器还包括支架，支架包括第一板和第二板，第一板呈L型，包括弯折部和支撑部，传感器底座上设有形状与弯折部匹配的第一凹槽，弯折部通过第一螺钉连接于第一凹槽内，支撑部连接于第二板的中部，第二板的两端分别设有安装臂；
优选地，一对安装臂上设有第一孔和第二孔，传感器底座上设有一对第三孔，传感管的一端穿过第一孔和一个第三孔至传感器底座的底面，传感管的另一端穿过第二孔和另一个第三孔至传感器底座的底面。
第一凹槽的中部设有第一螺纹孔，第一螺钉穿过第一螺纹孔将第一板固定于传感器底座上；第一板的弯折部可以为矩形，第一凹槽的形状与弯折部匹配，第一螺钉用于将支架固定于传感器底座，矩形的第一凹槽与弯折部相互配合，以避免支架旋转，安装牢固，有利于增强流体测量传感器的工作可靠性。
安装传感管时，将n型的传感管从上往下安装，先穿过支架的第一孔和第二孔，再穿过传感器底座的第三孔，最后使传感管的端面与传感器底座的底面平齐。
优选地，传感管的两端与传感器底座之间设有密封材料；和/或，传感管与第一孔和第二孔之间通过满锡焊或满胶粘固定连接。传感管与传感器底座之间可以通过焊接或胶粘进行密封，密封材料为胶或焊脚，传感管与第一孔和第二孔之间可以通过锡焊或胶粘固定，在锡焊或胶粘时，将锡或胶填满于第一孔和第二孔，第一孔与第二孔一方面能够保证传感管与支架之间连接牢固，另一方面能够控制锡或胶的用量，使左右的锡或胶用量几乎相等，从而保证流体测量传感器的左右对称性，有利于减低零漂。
优选地，上述流体流量传感器还包括压块和引出线，引出线的一端设有四个接线端子，第一绕组的两端与第二绕组的两端分别电性连接于四个接线端子；
压块连接于传感器底座，且位于盖板的底部，压块的底部设有第二凹槽，引出线被压块压设于第二凹槽内，引出线的另一端通过第二凹槽由压块和传感器底座之间伸出至盖板外侧。
优选地，第二凹槽的深度为0.1-0.3mm。
第一绕组与第二绕组可以均由传感丝绕制而成，第一绕组的两端与第二绕组的两端与引出线的接线端子对应连接，导通良好。
压块与传感器底座可以通过一对第二螺钉紧固，引出线位于压块的第二凹槽内，使引出线的定位准确，安装固定，使引出线不会被压坏，还能有效地防止引出线错位，有利于增强流体测量传感器的工作可靠性和减低零漂。
优选地，传感器底座设有第三凹槽，第三凹槽与压块相对设置。第三凹槽可以为矩形槽，用于放置引出线上的电子元气器件等，避免电子元气器件被挤压到。
优选地，外壳的内侧面设有第四凹槽，支架位于第四凹槽内；
外壳的底部设有第五凹槽，第五凹槽与第一凹槽形成间隙，第一螺钉位于间隙内。
第四凹槽用于避让支架的安装空间，第二板的一对安装臂位于第四凹槽内，避免装配后外壳与支架产生接触，导致安装发生干涉，一方面确保支架的安装固定可靠，另一方面以免外壳的温度变化影响到支架，从而有效地抑制零漂。第五凹槽用于避让支架安装空间，避免外壳与第一螺钉产生干涉。
优选地，传感器底座的底面设有一对第一环形槽和一对第二环形槽，每个第一环形槽和每个第二环形槽均与一个第三孔同心设置，且第一环形槽位于第二环形槽外侧。
当传感管与传感器底座之间通过焊接密封时，第二环形槽能够起到应力释放，确保焊接密封可靠的作用。第一环形槽用于放置密封圈，当流量测量传感器应用在气体质量流量控制器上时，以实现密封作用。
优选地，外壳的内侧面设有第六凹槽，且第六凹槽的两侧边缘设有多个开口，盖板嵌入于第六凹槽内，且连接于多个开口。多个开口将外壳的内侧面的两侧边缘分隔，位于两个开口之间的外壳可以向内翻折，以将盖板扣合于第六凹槽内，用于固定盖板。在盖板与外壳之间构成的安装槽结构对称，传感管和传感管上的绕组对称设置，使经过传感管的热量也对称，从而有利于减低零漂。
盖板卡在外壳的第六凹槽内，固定可靠，并且能够大大减少流体流量传感器的体积。可选地，盖板也可以通过胶带缠绕或胶粘固定于外壳上。
传感器底座上设有第二螺纹孔和第三螺纹孔，外壳的底面设有对应的螺纹孔，外壳通过分别穿过第二螺纹孔和第三螺纹孔的第二螺钉连接固定于传感器底座上。
传感器底座上设有多个安装孔，用于与如气体质量流量控制器等安装部件相连接。
本发明涉及的流体测量传感器，能有效的减低零漂，在应用于气体质量流量控制器上时，使得气体质量流量控制器的零漂、精度和重复度等指标有很大改善，同时，也大大提高气体质量流量控制器的生产效率。
本发明还提供一种质量流量控制器，包括上述的流体测量传感器。
实施例1
如图1至图11c所示，本发明提供了一种流体测量传感器，包括传感器底座1、盖板4、外壳5、传感管9和保温层6；
外壳5连接于传感器底座1，盖板4从外壳5的一侧嵌入外壳5中，外壳5的内侧壁上设有第一半槽52，盖板4的内侧壁上设有第二半槽，第一半槽52与第二半槽拼接成安装槽；
传感管9具有缠绕于其上的绕组，被保温层6包裹的传感管9设于安装槽内，传感管9的两端穿过传感器底座1。
在本实施例中，保温层6为保温棉。传感管9设于安装槽的中间，保温棉包裹绕组。
传感管9和安装槽均为n型，绕组包括第一绕组91和第二绕组92，第一绕组91和第二绕组92对称缠绕于n型的封闭端，保温层6包裹n型的封闭端。安装槽的封闭端截面为矩形。
在本实施例中，流体流量传感器还包括支架7，支架7包括第一板73和第二板，第一板73呈L型，包括弯折部和支撑部，传感器底座1上设有形状与弯折部匹配的第一凹槽16，弯折部通过第一螺钉8连接于第一凹槽16内，支撑板连接于第二板的中部，第二板的两端分别设有安装臂；
一对安装臂上设有第一孔71和第二孔72，传感器底座1上设有一对第三孔13，传感管9的一端穿过第一孔71和一个第三孔13至传感器底座1的底面，传感管9的另一端穿过第二孔72和另一个第三孔13至传感器底座1的底面。
第一凹槽16的中部设有第一螺纹孔19，第一螺钉8穿过第一螺纹孔19将第一板73固定于传感器底座1上；第一板73的弯折部为矩形，第一凹槽16的形状与弯折部匹配。
安装传感管9时，将n型的传感管9从上往下安装，先穿过支架7的第一孔71和第二孔72，再穿过传感器底座1的第三孔13，最后使传感管9的端面与传感器底座1的底面平齐。
传感管9的两端与传感器底座1之间设有密封材料；传感管9与第一孔71和第二孔72之间通过满胶粘固定连接。传感管9与传感器底座1之间通过焊接进行密封，密封材料为焊脚，在胶粘时，将胶填满于第一孔71和第二孔72。
在本实施例中，流体流量传感器还包括压块2和引出线3，引出线3的一端设有四个接线端子31，第一绕组9的两端与第二绕组92的两端分别电性连接于四个接线端子31；
压块2连接于传感器底座1，且位于盖板4的底部，压块2的底部设有第二凹槽21，引出线3被压块2压设于第二凹槽21内，引出线3的另一端通过第二凹槽21由压块2和传感器底座1之间伸出至盖板4外侧。第二凹槽21的深度为0.2mm。
第一绕组91与第二绕组92均由传感丝绕制而成。压块2与传感器底座1通过一对第二螺钉10紧固。
传感器底座1设有第三凹槽15，第三凹槽15与压块2相对设置。第三凹槽15为矩形槽，用于放置引出线3上的电子元气器件等。
在本实施例中，外壳5的内侧面设有第四凹槽53，支架7位于第四凹槽53内；
外壳5的底部设有第五凹槽54，第五凹槽54与第一凹槽16形成间隙，第一螺钉8位于间隙内。
传感器底座1的底面设有一对第一环形槽11和一对第二环形槽12，每个第一环形槽11和每个第二环形槽12均与一个第三孔13同心设置，且第一环形槽11位于第二环形槽12外侧。第一环形槽11用于放置密封圈。
在本实施例中，外壳5的内侧面设有第六凹槽51，且第六凹槽51的内侧面的两侧边缘设有多个开口55，盖板4嵌入于第六凹槽51内，且连接于多个开口55。多个开口55将外壳5的内侧面的两侧边缘分隔，位于两个开口55之间的外壳5可以向内翻折，以将盖板4扣合于第六凹槽51内。
传感器底座1上设有第二螺纹孔17和第三螺纹孔18，外壳5的底面设有对应的螺纹孔，外壳5通过分别穿过第二螺纹孔17和第三螺纹孔18的第二螺钉10连接固定于传感器底座1上。
传感器底座1上设有多个安装孔14，用于与如气体质量流量控制器等安装部件相连接。
实施例2
本发明提供一种质量流量控制器，包括实施例1涉及的流体测量传感器。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种流体测量传感器，其特征在于，包括传感器底座(1)、盖板(4)、外壳(5)、传感管(9)和保温层(6)；
所述外壳(5)连接于所述传感器底座(1)，所述盖板(4)从所述外壳(5)的一侧嵌入所述外壳(5)中，所述外壳(5)的内侧壁上设有第一半槽(52)，所述盖板(4)的内侧壁上设有第二半槽，所述第一半槽(52)与所述第二半槽拼接成安装槽；
所述传感管(9)具有缠绕于其上的绕组，所述保温层(6)包裹所述绕组，被所述保温层(6)包裹的所述传感管(9)设于所述安装槽内，所述传感管(9)的两端穿过所述传感器底座(1)；
支架(7)，所述支架(7)包括第一板(73)和第二板，所述第一板(73)呈L型，包括弯折部和支撑部，所述传感器底座(1)上设有形状与所述弯折部匹配的第一凹槽(16)，所述弯折部通过第一螺钉(8)连接于所述第一凹槽(16)内，所述支撑部连接于所述第二板的中部，所述第二板的两端分别设有安装臂；
一对所述安装臂上分别设有第一孔(71)和第二孔(72)，所述传感器底座(1)上设有一对第三孔(13)，所述传感管(9)的一端穿过所述第一孔(71)和一个所述第三孔(13)至所述传感器底座(1)的底面，所述传感管(9)的另一端穿过所述第二孔(72)和另一个所述第三孔(13)至所述传感器底座(1)的底面；所述传感管(9)的两端与所述传感器底座(1)之间设有密封材料；和/或，所述传感管(9)与所述第一孔(71)和所述第二孔(72)之间通过满锡焊或满胶粘固定连接，以使所述传感管与所述支架连接牢固且保证所述流体测量传感器的对称性。
2.根据权利要求1所述的流体测量传感器，其特征在于，所述传感管(9)和所述安装槽均为n型，所述绕组包括第一绕组(91)和第二绕组(92)，所述第一绕组(91)和所述第二绕组(92)对称缠绕于所述n型的封闭端，所述保温层(6)包裹所述n型的封闭端。
3.根据权利要求2所述的流体测量传感器，其特征在于，还包括压块(2)和引出线(3)，所述引出线(3)的一端设有四个接线端子(31)，所述第一绕组(91)的两端与所述第二绕组(92)的两端分别电性连接于四个所述接线端子(31)；
所述压块(2)连接于所述传感器底座(1)，且位于所述盖板(4)的底部，所述压块(2)的底部设有第二凹槽(21)，所述引出线(3)被所述压块(2)压设于所述第二凹槽(21)内，所述引出线(3)的另一端通过所述第二凹槽(21)由所述压块(2)和所述传感器底座(1)之间伸出至所述盖板(4)外侧。
4.根据权利要求3所述的流体测量传感器，其特征在于，所述传感器底座(1)设有第三凹槽(15)，所述第三凹槽(15)与所述压块(2)相对设置。
5.根据权利要求1所述的流体测量传感器，其特征在于，所述外壳(5)的内侧面设有第四凹槽(53)，所述支架(7)位于所述第四凹槽(53)内；
所述外壳(5)的底部设有第五凹槽(54)，所述第五凹槽(54)与所述第一凹槽(16)形成间隙，所述第一螺钉(8)位于所述间隙内。
6.根据权利要求1所述的流体测量传感器，其特征在于，所述传感器底座(1)的底面设有一对第一环形槽(11)和一对第二环形槽(12)，每个所述第一环形槽(11)和每个所述第二环形槽(12)均与一个所述第三孔(13)同心设置，且所述第一环形槽(11)位于所述第二环形槽(12)外侧。
7.根据权利要求1所述的流体测量传感器，其特征在于，所述外壳(5)的内侧面设有第六凹槽(51)，且所述第六凹槽(51)的两侧边缘设有多个开口(55)，所述盖板(4)嵌入于所述第六凹槽(51)内，且连接于所述多个开口(55)。
8.一种质量流量控制器，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的流体测量传感器。
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