CN117007137A - 流量感测装置 - Google Patents

Abstract

本文中描述的各种实施例涉及用于改进流量感测装置的灵敏度和性能的方法、装置和系统。一种流量感测装置，包括：主要流动通道，其被配置成接收流动介质，其中主要流动通道包括收缩区段；旁路组件，其被设置成邻近主要流动通道，旁路组件包括至少一个内部通道，所述至少一个内部通道被配置成接收流动介质的至少一部分；以及感测元件，其可操作地耦合到旁路组件，感测元件被配置成检测与流动介质的至少一部分相关联的流率。

Description

流量感测装置

背景技术

流量传感器（flow sensor）可以用于测量流动介质（例如，移动的液体或气态物质）的流率（flow rate）和/或量，并且可以在各种应用中实现。这种流量感测设备受到技术挑战和限制所困扰。通过所应用的努力、独创性和创新，已经通过开发本公开的实施例中包括的解决方案而解决了这些所标识的问题中的许多问题，本文中详细描述了本公开的许多示例。

发明内容

本文中描述的各种实施例涉及用于改进装置（诸如例如，流量感测装置）的灵敏度和性能的方法、装置和系统。

根据本公开的各种示例，提供了一种流量感测（flow sensing）装置。该流量感测装置可以包括：主要流动通道（main flow channel），其被配置成接收流动介质，其中主要流动通道包括收缩区段（contractive section）；旁路组件（bypass component），其被设置成邻近主要流动通道，旁路组件包括至少一个内部通道，该至少一个内部通道被配置成接收流动介质的至少一部分；以及感测元件，其可操作地耦合到旁路组件，感测元件被配置成检测与流动介质的至少一部分相关联的流率。

在一些实施例中，该流量感测装置进一步包括与感测元件电子通信的控制器组件，控制器组件被配置成从感测元件接收流率指示。

在一些实施例中，感测元件包括流量管芯（flow die）、感测管芯或换能器。

在一些实施例中，旁路组件被定位成至少部分地邻近收缩区段、在其下方、或在其内。

在一些实施例中，收缩区段的直径或截面积小于主要流动通道的其余部分的直径。

在一些实施例中，收缩区段的第一截面形状是椭圆形的，并且主要流动通道的其余部分的第二截面形状是圆形的。

在一些实施例中，该流量感测装置包括质量流量传感器或液体流量传感器。

在一些实施例中，旁路组件进一步包括通向该至少一个内部通道的至少一个旁路入口和至少一个旁路出口，其中至少一个旁路入口和至少一个旁路出口中的每一个被定位成邻近引导元件。

在一些实施例中，每个引导元件包括被设置在主要流动通道的内表面上的孔口、孔、通道或凹槽中的至少一个。

在某些实施例中，每一个引导元件关于彼此平行地定位。

在一些实施例中，该流量感测装置进一步包括限制器组件，限制器组件被配置成调节流动介质的流动。

在一些实施例中，使用注塑成型技术将限制器组件集成在主要流动通道内。

在一些实施例中，限制器组件至少部分地被设置在收缩区段内。

在一些实施例中，限制器组件被定位在旁路组件的正上方。

在一些示例实施例中，提供了一种方法。该方法可以提供：由控制器组件从与控制器组件电子通信的感测元件接收流率指示，其中：感测元件可操作地耦合到旁路组件，感测元件被配置成检测与流量感测装置内的流动介质的至少一部分相关联的流率，该流量感测装置的主要流动通道包括收缩区段，并且旁路组件被设置成邻近主要流动通道，并且包括至少一个内部通道，该至少一个内部通道被配置成接收流动介质的至少一部分。

前述说明性概述、以及本公开的其他示例性目标和/或优点以及它们被实现的方式在以下详细描述及其附图中被进一步解释。

附图说明

可以结合附图来阅读说明性实施例的描述。将领会的是，为了说明的简单和清楚，附图中所图示的元件不一定是按比例绘制的，除非另行描述。例如，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，除非另行描述。关于本文中呈现的附图来示出和描述并入了本公开的教导的实施例，在附图中：

图1图示了描绘根据本公开的各种实施例的示例装置的示意图；

图2图示了描绘根据本公开的各种实施例的示例装置的示意图；

图3图示了描绘根据本公开的各种实施例的示例装置的示意图；

图4图示了描绘根据本公开的各种实施例的示例装置的示意图；

图5图示了描绘根据本公开的各种实施例的示例装置的示意图；

图6图示了描绘根据本公开的各种实施例的示例装置的示意图；

图7图示了描绘根据本公开的各种实施例的示例控制器组件的示意图；以及

图8图示了描绘根据本公开的各种实施例的示例测量结果的曲线图。

具体实施方式

现在，将在下文参考附图来更充分地描述本公开的一些实施例，在附图中，示出了本公开的一些实施例，但不是全部实施例。实际上，这些公开内容可以以许多不同的形式来体现，并且不应当被解释为限于本文中阐述的实施例；而是，提供这些实施例以使得本公开将满足适用的法律要求。相似的数字自始至终指代相似的元件。

附图中所图示的组件表示可能存在于或可能不存在于本文中描述的本公开的各种实施例中的组件，使得实施例可以包括比附图中所示的组件更少或更多的组件，同时不脱离本公开的范围。为了基础组件的可见性，一些组件可以从一个或多个图中省略或者以虚线示出。

短语“在示例实施例中”、“一些实施例”、“各种实施例”等通常意味着该短语之后的特定特征、结构或特性可以被包括在本公开的至少一个实施例中，并且可以被包括在本公开的多于一个实施例中（重要的是，这种短语不一定指代同一实施例）。

本文中使用的词语“示例”或“示例性”指代“用作示例、实例或说明”本文中描述为“示例性”的任何实现方式不一定被解释为相比于其他实现方式是优选的或有利的。

如果说明书声明组件或特征“可能”、“可以”、“可”、“应当”、“将”、“优选地”、“可能地”、“典型地”、“可选地”、“例如”、“经常”或“有可能”（或其他这种语言）被包括在内或者具有某特性，则不要求该特定组件或特征被包括在内或者具有该特性。这种组件或特征可以可选地被包括在一些实施例中，或者可以被排除。

本公开中的术语“电子地耦合”或“电子通信”指代两个或更多个电气元件（例如但不限于示例处理电路、通信模块、输入/输出模块存储器、湿度感测组件、冷却元件、气体检测组件）和/或（一个或多个）电路通过有线手段（例如但不限于导线或迹线）和/或无线手段（例如但不限于无线网络、电磁场）而连接，使得数据和/或信息（例如，电子指示、信号）可以被传输到电子地耦合的电气元件和/或（一个或多个）电路、和/或从这些电气元件和/或（一个或多个）电路被接收。

术语“流量感测装置”可以指代可以检测、测量和/或标识一个或多个流动介质的（一个或多个）流率（包括但不限于线性流速（flow velocity）、非线性流速、质量流率和/或体积流率）的装置。在本公开中，术语“流动介质”指代一种物质（诸如但不限于液体物质和/或诸如空气之类的气态物质）。

术语“流动路径”可以指代流动介质可以通过其流动、穿过或被输送的通路（passageway）。如本文中将进一步详细描述的，本公开的示例流动路径可以由多个通道来限定/形成，和/或包括多个通道。在本公开的各种示例中，示例流动通道的示例横截面的示例尺寸在高度上可以是几微米到几百微米，并且在宽度上可以是几十微米到几百微米。在本公开的各种示例中，示例流动通道在长度上可以大于一百微米。

术语“层流（laminar flow）”可以由在很少混合或没有混合（即，高动量扩散和低动量对流）的情况下遵循流动通道中的（一个或多个）平滑路径的流动介质的颗粒来表征。相反地，术语“湍流”可以由经历不规则的波动或混合的流动介质的颗粒来表征。

流量感测设备可以用于各种应用中，包括医学和工业应用。例如，流量感测设备可以用于微量移液（micropipetting）、高性能液相色谱（HPLC）应用、药物递送、呼吸机、通风机、麻醉机、加热、通风和空调（HVAC）装备、气体分析器、泄漏检测装备等。例如，可以在药物递送系统中实现流量感测设备，以检测、测量和/或标识与之相关联的流动介质的流率。在另一个示例中，流量感测设备可以在汽车应用中实现，以便确定进入发动机中的空气流的量。

在一些示例中，流量感测设备可以包括从主要流动通道分岔的旁路，其中流动介质的一部分流动到旁路通道中。在这种示例中，可以基于流过旁路流动路径/通道的流动介质的该部分的流率来确定流动介质的流率。流量感测应用可以包括但不限于工业、商业、医学和汽车行业。例如，流量感测设备可以用于医学应用中，以监测和/或控制患者的呼吸。类似地，流量感测设备也可以在阀中实现，以控制燃烧前的气体混合比。这些流量感测设备受到技术挑战和限制所困扰。例如，由于湍流效应（例如，流速和压力中的不均匀性），这种流量感测设备容易发生误测量，并且因此这种传感器的准确度可能会被这种因素不利地影响。附加地，示例流量感测设备的性能可能受到较差线性、压力改变、流动介质的湍流、低灵敏度和/或质量噪声（这归因于它们复杂的引导结构）的负面影响。

使用本文中公开的系统、装置和技术，提供了被配置用于在低流量应用、高流量应用两者以及其组合中使用的流量感测装置。示例流量感测装置能够以增加的准确度来测量若干个数量级上的宽范围的介质流率。在一些实施例中，示例流量感测装置可以被配置成检测与流动介质相关联的流率，该流率在0.1标准升每分钟（SLMP）与300 SLMP之间（例如，0.3 SLMP）。

由此，本公开的一些示例可以改进流量感测装置的性能、灵敏度、准确度和/或漂移，和/或在一些示例中，可以使得能够测量侵入式药物递送系统的注入泵中的流率。在另一个示例中，本文中描述的技术和装置可以用于高流量和低压降（low-pressure-drop）应用中，例如与呼吸机结合使用，并且与常规设备相比将展现出改进的性能。附加地，本公开的实施例提供了能够测量较低尺度下的流率的流量感测装置，该流量感测装置与常规设备相比可以得到增加的测量分辨率。

为了解决与测量流率相关联的挑战和限制，可以提供本公开的各种示例。例如，本公开的各种示例可以提供示例流量感测装置、方法、计算机程序产品和系统。

在一些实施例中，提供了一种流量感测装置。在一些示例中，示例流量感测装置可以包括：主要流动通道，其被配置成接收流动介质，其中主要流动通道包括收缩区段；旁路组件，其被设置成邻近主要流动通道，旁路组件包括至少一个内部通道，该至少一个内部通道被配置成接收流动介质的至少一部分；以及感测元件，其可操作地耦合到旁路组件，感测元件被配置成检测与流动介质的至少一部分相关联的流率。在一些示例中，该流量感测装置进一步包括与感测元件电子通信的控制器组件，控制器组件被配置成从感测元件接收流率指示。在一些示例中，感测元件包括流量管芯、感测管芯或换能器。在一些实施例中，旁路组件被定位成至少部分地邻近收缩区段、在其下方、或在其内。在一些示例中，收缩区段的直径或截面积小于主要流动通道的其余部分的直径。在一些示例中，收缩区段的第一截面形状是椭圆形的，并且主要流动通道的其余部分的第二截面形状是圆形的。在一些示例中，该流量感测装置包括质量流量传感器或液体流量传感器。在一些示例中，旁路组件进一步包括通向该至少一个内部通道的至少一个旁路入口和至少一个旁路出口，其中至少一个旁路入口和至少一个旁路出口中的每一个被定位成邻近引导元件。在一些示例中，每个引导元件包括被设置在主要流动通道的内表面上的孔口、孔、通道或凹槽中的至少一个。在一些示例中，每一个引导元件关于彼此平行地定位。在一些示例中，该流量感测装置进一步包括限制器组件，限制器组件被配置成调节流动介质的流动。在一些实施例中，使用注塑成型技术将限制器组件集成在主要流动通道内。在一些示例中，限制器组件至少部分地被设置在收缩区段内。在一些示例中，限制器组件被定位在旁路组件的正上方。在一些示例中，提供了一种方法。该方法可以提供：由控制器组件从与控制器组件电子通信的感测元件接收流率指示，其中：感测元件可操作地耦合到旁路组件，感测元件被配置成检测与流量感测装置内的流动介质的至少一部分相关联的流率，该流量感测装置的主要流动通道包括收缩区段，并且旁路组件被设置成邻近主要流动通道，并且包括至少一个内部通道，该至少一个内部通道被配置成接收流动介质的至少一部分。在一些示例中，感测元件包括流量管芯、感测管芯或换能器。在一些示例中，旁路组件被定位成至少部分地邻近收缩区段、在其下方、或在其内。在一些示例中，收缩区段的直径或截面积小于主要流动通道的其余部分的直径。在一些示例中，收缩区段的第一截面形状是椭圆形的，并且主要流动通道的其余部分的第二截面形状是圆形的。在一些示例中，该流量感测装置包括质量流量传感器或液体流量传感器。在一些示例中，旁路组件进一步包括：通向该至少一个内部通道的至少一个旁路入口和至少一个旁路出口，其中至少一个旁路入口和至少一个旁路出口中的每一个被定位成邻近引导元件。在一些示例中，每个引导元件包括被设置在主要流动通道的内表面上的孔口、孔、通道或凹槽中的至少一个。在一些示例中，每一个引导元件关于彼此平行地定位。在一些示例中，该流量感测装置进一步包括限制器组件，限制器组件被配置成调节流动介质的流动。在一些示例中，使用注塑成型技术将限制器组件集成在主要流动通道内。在一些示例中，限制器组件至少部分地被设置在收缩区段内。在一些示例中，限制器组件被定位在旁路组件的正上方。

现在参考图1，提供了描绘根据本公开的各种实施例的示例流量感测装置100的透视图。如图1所描绘，流量感测装置100包括壳体101、限制器组件104和旁路组件106。

如图1所图示，示例流量感测装置100的壳体101包括管状成形构件（例如，管道、导管和/或类似物），该管状成形构件被配置成沿着主要流动通道102（例如，路径、通路和/或类似物）的至少一部分将流动介质从流量感测装置100的入口输送到流量感测装置100的出口。在各种实施例中，该流量感测装置的示例壳体101可以是或者包括塑料、生物可降解材料、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、环烯烃共聚物、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚醚醚酮（PEEK）、聚四氟乙烯（PTFE）、液晶聚合物（LCP）、聚醚酰亚胺（PEI）、环氧树脂、全氟烷氧基（PFA）、氟化乙烯丙烯（FEP）、其组合和/或类似物。在一些实施例中，如所描绘，流量感测装置100的主要流动通道102包括收缩区段103（例如，弯曲的收缩区段或部分）。在各种实施例中，如所示出，收缩区段103包括比壳体101/管状成形构件的剩余部分的截面形状和/或面积更小和/或不同的截面形状和/或面积，如下面更详细讨论的。

如图1中进一步图示，示例流量感测装置100包括限制器组件104。如所描绘，限制器组件104至少部分地被设置在示例流量感测装置100的主要流动通道102内。特别地，限制器组件104至少部分地被设置在流量感测装置100的收缩区段103内。如所示出，限制器组件104可以包括至少部分地被设置在主要流动通道102内的结构元件/支架（scaffolding）。在各种实施例中，限制器组件104被配置成调节通过流量感测装置100的至少一部分的流动介质的流动（例如，层流化（laminarize）），从而减少流动湍流并且改进流量感测装置100的性能。在一些实施例中，限制器组件104可以被模制到/以其他方式集成到流量感测装置100的主要流动通道102和/或收缩区段103中。在一些实施例中，限制器组件104包括塑料、橡胶、生物可降解材料、聚碳酸酯、聚乙烯、其组合和/或类似物。在一些示例中，可以使用注塑成型技术将限制器组件104集成到主要流动通道中。

如图1中进一步描绘，示例流量感测装置100包括旁路组件106。在各种实施例中，旁路组件106包括至少一个内部通道，该至少一个内部通道与主要流动通道102连接并且从主要流动通道102分岔，使得流量感测装置100内的流动介质的一部分流过该至少一个内部通道。因此，可以从旁路组件106内的流动介质的该部分来获得与流动介质相关联的一个或多个测量结果（例如，流率）。换句话说，在这种示例中，可以至少部分地基于流过旁路组件106的至少一个内部通道的流动介质的该部分的流率来确定流动介质的流率。如进一步所图示，旁路组件106至少部分地被定位在限制器组件104的正下方。因此，限制器组件104可以操作以调节流动介质（例如，液体或气态物质）从流量感测装置100的主要流动通道102到旁路组件106的至少一个内部通道（例如，通路）中的流动。在各种示例中，旁路组件106包括感测元件（例如，流量感测元件、感测管芯、换能器和/或类似物），感测元件被配置成检测/测量通过旁路组件106的至少一个内部通道的流动介质的流率。在一些实施例中，示例流量感测装置100/旁路组件106进一步包括控制器组件，诸如与旁路组件106的感测元件电子通信的印刷电路板组装件（PCBA）。示例PCBA可以是或者包括环氧树脂、陶瓷、氧化铝、LCP、其组合和/或类似物。可以使用各种技术将PCBA电连接到示例感测元件（例如，感测管芯）。例如，引线接合、凸块接合等可以用于将示例传感器电连接到PCBA。示例PCBA可以包括厚膜印刷陶瓷板、层压板（laminate）和/或其他材料。附加地和/或替代地，示例PCBA可以包括一个或多个导电焊盘，用于接合与远程处理器等进行通信的电路和/或电子组件。

虽然上述描述提供了示例流量感测装置100，但是要注意的是，本公开的范围不限于上述描述。在一些示例中，根据本公开的示例流量感测装置100可以采用其他形式。在一些示例中，示例流量感测装置100可以包括一个或多个附加的和/或替代的元件（例如，多于一个限制器组件104），和/或可以以不同于图1中所图示的方式来构造/定位。

现在参考图2，提供了描绘根据本公开的各种实施例的示例流量感测装置200的侧视截面视图。示例流量感测装置200可以与上面结合图1描述的流量感测装置100相似或相同。如图2所描绘，该示例流量感测装置包括壳体201、限制器组件204、旁路组件206、第一引导元件208A和第二引导元件208B。

如图2所描绘，示例流量感测装置200的壳体201包括管状成形构件，该管状成形构件被配置成通过主要流动通道202的至少一部分将流动介质从流量感测装置200的入口（例如，主入口（primary inlet））输送到流量感测装置200的出口（例如，主出口（primaryoutlet））。在一些实施例中，流量感测装置200的壳体201/主要流动通道202的至少一部分包括收缩区段。

如图2中进一步描绘，示例流量感测装置200包括限制器组件204。如所描绘，限制器组件204至少部分地被设置在示例流量感测装置200的主要流动通道202内。附加地，限制器组件204可以至少部分地被设置成邻近流量感测装置200的收缩区段（例如，在其内、与其接近、与其靠近等等）。在各种示例中，限制器组件204被配置成调节通过流量感测装置200的至少一部分的流动介质的流动（例如，层流化），以便减少流动湍流并且改进流量感测装置200的性能。在一些实施例中，限制器组件204可以被模制到/以其他方式集成到流量感测装置200的主要流动通道202中。

如图2中进一步描绘，以及如上所指出，示例流量感测装置200包括旁路组件206。在各种实施例中，旁路组件206被配置成获得与被设置在其中的流动介质的至少一部分相关联的测量结果（例如，流率）。如所图示，旁路组件206至少部分地被定位在限制器组件204的正下方。因此，限制器组件204可以操作以调节来自流量感测装置200的主要流动通道并且进入旁路组件206的至少一个内部通道/通路中的流动介质。

在各种示例中，旁路组件206包括感测元件（例如，感测管芯、换能器等），感测元件被配置成检测/测量通过旁路组件206的至少一个内部通道的流动介质的流率。在一些实施例中，示例流量感测装置200/旁路组件206进一步包括控制器组件，诸如与旁路组件206的感测元件电子通信的印刷电路板组装件（PCBA）。

如进一步所图示，示例流量感测装置200进一步包括至少第一引导元件208A和第二引导元件208B，它们均被设置成邻近旁路组件206。如所描绘，第一引导元件208A和第二引导元件208B中的每一个限定了被设置在壳体201的内表面上的通道、孔口、孔、凹槽、其组合和/或类似物，并且被配置成经由被定位成与其邻近的一个或多个旁路入口和/或旁路出口来引导/指引（direct）流动介质的至少一部分进入或离开旁路组件206的内部通道。在各种实施例中，第一引导元件208A和第二引导元件208B中的每一个被定位/配置成消除湍流并且提供关于流动介质的平稳流动。如图2所描绘，示例性流量感测装置200限定了一个或多个彼此平行布置的小通道。特别地，如所示出，引导元件配置限定了从壳体201/主要流动通道202的内表面突出的至少一个齿。

虽然上述描述提供了示例流量感测装置200，但是要注意的是，本公开的范围不限于上述描述。在一些示例中，根据本公开的示例流量感测装置200可以采用其他形式。在一些示例中，示例流量感测装置200可以包括一个或多个附加和/或替代的元件，和/或可以以不同于图2中所图示的方式来构造/定位。

现在参考图3，提供了描绘根据本公开的各种实施例的示例流量感测装置300的示意图。示例流量感测装置300可以与上面结合图1描述的流量感测装置100相似或相同。如图3所描绘，示例流量感测装置300包括至少感测元件301、旁路组件306和至少一个引导元件308。附加地，在各种实施例中，示例流量感测装置300可以包括限制器组件，限制器组件被配置成调节通过流量感测装置300的至少一部分的流动介质（例如，液体或气态物质）的流动。

示例流量感测装置300可以包括管状成形构件，该管状成形构件被配置成输送流动介质。特别地，如所示出，流动介质（例如，气态物质或液体）可以流动到流量感测装置300的主要流动通道302中。附加地，流动介质的至少一部分可以通过旁路入口303来进入旁路组件306，旁路入口303包括流量感测装置300/主要流动通道302的内表面上的至少一个孔，该孔通向旁路组件306的至少一个内部通道304。因此，流动介质可以经由旁路入口流动到旁路组件306的至少一个内部通道304中，并且经由旁路出口305（包括/限定流量感测装置300/主要流动通道302的内表面上的另一个孔）返回到主要流动通道302。如图3中进一步图示，该流量感测装置的主要流动通道302可以包括/限定弯曲的收缩部分/区段（例如，直接邻近旁路组件306和/或在旁路组件306上方）。特别地，如所描绘，流量感测装置300的远端（例如，最外端）具有直径“D1”和“D2”，直径“D1”和“D2”大于流量感测装置300的收缩区段/中心部分的直径“D3”，该收缩区段/中心部分直接邻近旁路组件306（例如，被设置在旁路组件306下面/下方）。作为示例，流量感测装置300的远端和/或收缩区段的直径通常范围可以从10毫米（mm）到25mm。在一些示例中，D1和D2可以是大约19mm，并且D3可以是大约16mm。

附加地，在各种实施例中，主要流动通道302/收缩区段的截面形状（如图3中表示的“A”）可以是圆形、椭圆形的等等。在一些实施例中，主要流动通道302/收缩区段的截面形状可以包括平滑曲线或折线（polyline）。应当理解的是，收缩区段的截面形状、面积和/或直径可以小于和/或不同于流量感测装置300的其余部分（例如，其另一个部分）的截面形状、面积和/或直径。在各种实施例中，流量感测装置300可以进一步包括限制器组件，限制器组件被定位成调节来自流量感测装置300的主要流动通道302并且进入旁路组件306的至少一个内部通道304中的流动介质（例如，引导该流动介质、指引该流动介质、为该流动介质开辟通道等）。

如图3中进一步描绘，以及如上所指出，旁路组件306包括可操作地与其连接的感测元件301（例如，感测管芯、流量管芯、换能器等）。示例感测元件301可以被配置成检测/测量通过旁路组件306的至少一个内部通道304的至少一部分的流动介质的流率。附加地，在一些实施例中，示例流量感测装置300/旁路组件306进一步包括控制器组件，诸如与旁路组件306的感测元件301电子通信的印刷电路板组装件（PCBA）。

如图3所描绘，示例流量感测装置300进一步包括至少引导元件308。至少一个引导元件308限定了被设置在流量感测装置300/主要流动通道302的内表面上的通道、孔口、孔、凹槽、凹口、其组合和/或类似物。如所示出，至少一个引导元件308可以被定位成邻近旁路入口303和旁路出口305（例如，与其接近、与其靠近、在其之间等），以便引导/指引流动介质的至少一部分进入或离开旁路组件306的至少一个内部通道304。

虽然上述描述提供了示例流量感测装置300，但是要注意的是，本公开的范围不限于上述描述。在一些示例中，根据本公开的示例流量感测装置300可以采用其他形式。在一些示例中，示例流量感测装置300可以包括一个或多个附加的和/或替代的元件，和/或可以以不同于图3中所图示的方式来构造/定位。

现在参考图4，提供了描绘根据本公开的各种实施例的流量感测装置400的示例视图的示意图。示例流量感测装置400可以与上面结合图3描述的流量感测装置300相似或相同。在各种实施例中，示例流量感测装置400可以是或者包括管状成形构件，该管状成形构件被配置成接收并输送流动介质。示例流量感测装置400可以包括旁路组件、限制器组件和感测元件。如所示出，流量感测装置400包括第一旁路入口403A、第二旁路入口403B、第一引导元件408A和第二引导元件408B。

如图4所描绘，流量感测装置400包括主要流动通道402，主要流动通道402被配置成接收流动介质。特别地，如所示出，流动介质（例如，气态物质或液体）可以流动到流量感测装置400的主要流动通道402中，并且通过第一旁路入口403A和/或第二旁路入口403B进入旁路组件（例如，以便与感测元件直接接触）。如所描绘，第一旁路入口403A和第二旁路入口403B中的每一个包括在示例主要流动通道402的内表面上的孔，该孔通向旁路组件的至少一个内部通道。在一些实施例中，第一旁路入口403A与第一引导元件408A的第一端/侧之间的距离/间隙可以在0.2mm至0.4mm之间。类似地，在一些实施例中，第二旁路入口403B与第二引导元件408B的第一端/侧之间的距离/间隙也可以在0.2mm至0.4mm之间。

如图4所图示，示例流量感测装置400包括限定了流量感测装置400的中心部分的收缩区段401B。如所示出，收缩区段401B被设置在流量感测装置400的第一远端区段401A与第二远端区段401C之间。在一些实施例中，如所示出，第一远端区段401A和第二远端区段401C的直径大于收缩区段401B的直径。在各种实施例中，主要流动通道402的截面形状可以是圆形、椭圆形的等等。在一些实施例中，主要流动通道402的截面形状可以包括平滑曲线或折线。应当理解的是，收缩区段的截面形状、面积和/或直径可以小于和/或不同于流量感测装置400的其余部分（例如，其剩余部分）的截面形状、面积和/或直径。

如图4中进一步图示，以及如上所指出，示例流量感测装置400进一步包括至少第一引导元件408A和第二引导元件408B。第一引导元件408A和第二引导元件408B中的每一个限定了邻近第一旁路入口403A和/或第二旁路入口403B被设置在主要流动通道402的内表面上的通道、孔口、孔、路径、凹槽和/或类似物，该第一旁路入口403A和/或第二旁路入口403B被定位成引导/指引流动介质的至少一部分进入旁路组件的内部通道中。

虽然上述描述提供了示例流量感测装置400，但是要注意的是，本公开的范围不限于上述描述。在一些示例中，根据本公开的示例流量感测装置400可以采用其他形式。在一些示例中，示例流量感测装置400可以包括一个或多个附加的和/或替代的元件，和/或可以以不同于图4中所图示的方式来构造/定位。

现在参考图5，提供了描绘根据本公开的各种实施例的流量感测装置500的示例视图的示意图。示例流量感测装置500可以与上面结合图4描述的流量感测装置400相似或相同。示例流量感测装置500可以包括限制器组件和感测元件。如所示出，流量感测装置500包括旁路组件506和至少一个引导元件508。

在各种实施例中，示例流量感测装置500包括管状成形构件，该管状成形构件被配置成输送流动介质。特别地，如所描绘，流量感测装置500包括被配置成接收流动介质的主要流动通道502。在各种示例中，流动介质（例如，气态物质或液体）可以流动到流量感测装置500的主要流动通道502中，并且通过至少一个旁路入口503进入旁路组件506（例如，以便与可操作地耦合到旁路组件506的感测元件接触），并且通过至少一个旁路出口505离开旁路组件506。至少一个旁路入口503和至少一个旁路出口505可以均是或者包括在示例主要流动通道502的内表面上的孔、通道、凹槽、其组合和/或类似物。

如图5所图示，示例流量感测装置500包括收缩区段501B，收缩区段501B限定了例如流量感测装置500的中心部分。如所描绘，收缩区段501B被设置在旁路组件506的正上方。如进一步所图示，收缩区段501B被设置在流量感测装置500的第一远端区段501A与第二远端区段501C之间。在一些实施例中，第一远端区段501A和第二远端区段501C的直径大于收缩区段501B的直径。在各种实施例中，主要流动通道502和/或收缩区段501B的截面形状可以是圆形、椭圆形的等等。在一个示例实施例中，第一远端区段501A和第二远端区段501C的截面形状可以是圆形的，而收缩区段501B的截面形状可以是椭圆形的。

如图5中进一步图示，以及如上所指出，示例流量感测装置500进一步包括至少一个引导元件508，该引导元件508限定了邻近旁路入口503被设置在主要流动通道502的内表面上的通道、孔口、孔和/或凹槽。至少一个引导元件508可以被定位/配置成引导/指引流动介质的至少一部分进入和/或离开旁路组件506的内部通道。在各种实施例中，至少一个引导元件508被配置成引导/指引流动介质的至少一部分进入旁路组件506的内部通道中。

虽然上述描述提供了示例流量感测装置500，但是要注意的是，本公开的范围不限于上述描述。在一些示例中，根据本公开的示例流量感测装置500可以采用其他形式。在一些示例中，示例流量感测装置500可以包括一个或多个附加的和/或替代的元件，和/或可以以不同于图5中所图示的方式来构造/定位。

现在参考图6，提供了描绘根据本公开的各种实施例的流量感测装置600的示例视图的示意图。示例流量感测装置600可以与上面结合图5描述的流量感测装置500相似或相同。在各种实施例中，示例流量感测装置600可以包括限制器组件和感测元件。如所示出，流量感测装置600包括旁路组件、第一引导元件608A和第二引导元件608B。

如图6所描绘，示例流量感测装置600包括管状成形构件，该管状成形构件被配置成输送流动介质。如所描绘，流量感测装置600包括被配置成接收流动介质的主要流动通道602。在各种示例中，流动介质（例如，气态物质或液体）可以流动到流量感测装置600的主要流动通道602中，并且通过旁路入口603进入旁路组件（例如，以便与可操作地耦合到旁路组件的感测元件接触），并且通过旁路出口605离开旁路组件。旁路入口603和旁路出口605可以均是或者包括在示例主要流动通道602的内表面上的孔。

如图6所图示，示例流量感测装置600包括第一远端区段601A、收缩区段601B和第二远端区段601C。如所描绘，收缩区段601B限定了流量感测装置600的中心部分，并且被设置在第一远端区段601A与第二远端区段601C之间。收缩区段601B可以被定位在旁路组件的正上方。在一些实施例中，第一远端区段601A和第二远端区段601C的直径大于收缩区段601B的直径。在各种实施例中，主要流动通道602和/或收缩区段601B的截面形状可以是圆形、椭圆形的等等。在一个示例实施例中，第一远端区段601A和第二远端区段601C的截面形状可以是圆形的，而收缩区段601B的截面形状可以是椭圆形的。

如图6中进一步图示，以及如上所指出，示例流量感测装置600进一步包括第一引导元件608A和第二引导元件608B，它们均限定了被设置在主要流动通道602的内表面上的孔口、孔、通道和/或凹槽。如进一步描绘的，第一引导元件608A被定位成邻近旁路入口603，以便引导/指引流动介质的至少一部分进入旁路组件的内部通道中。附加地，如所示出，第二引导元件608B被定位成邻近旁路出口605，以便引导/指引流动介质的至少一部分通过旁路出口605离开旁路组件（例如，进入流量感测装置600的主要流动通道中）。

虽然上述描述提供了示例流量感测装置600，但是要注意的是，本公开的范围不限于上述描述。在一些示例中，根据本公开的示例流量感测装置600可以采用其他形式。在一些示例中，示例流量感测装置600可以包括一个或多个附加的和/或替代的元件，和/或可以以不同于图6中所图示的方式来构造/定位。

现在参考图7，提供了描绘根据本公开的各种实施例的示例装置的示例控制器组件700的示例示意图。特别地，示例控制器组件700包括输入/输出模块705、处理电路707、存储器电路709和通信电路711。附加地，控制器组件700电耦合到流量感测装置（例如，诸如但不限于上面结合图1描述的流量感测装置100）和/或与流量感测装置电子通信。在各种实施例中，该流量感测装置的至少一个感测元件701、输入/输出模块705、处理电路707、存储器电路709和通信电路711可以电耦合，使得它们可以经由有线或无线连接在彼此之间以及彼此当中传输和/或交换信息和数据。

感测元件701可以是或者包括测量或检测与流量感测元件周围的位置或环境相关联的性质（例如，示例流量感测装置的旁路组件中的流动介质）的装置/设备，并且可以进一步指示、记录和/或输出该性质的记录。例如，感测元件701可以包括换能器，该换能器用于检测和/或测量可能由例如热传递引起的空气流率。在一些实施例中，感测元件701可以包括微机电系统（MEMS）流量感测管芯。MEMS流量感测管芯可以包括用于检测和/或测量空气流的小型化机械和机电组件，并且这些组件可以被制造（诸如，通过微制造过程）以在半导体材料块（诸如，管芯）上形成功能电路。感测元件701可以被配置成传输第一控制信号，该第一控制信号指示流量感测装置的旁路组件内的气态物质（诸如气态物质）或液体的流率。

如本文中所使用，术语“处理电路”指代可以被配置成在一个或多个输入信号上执行处理功能和/或软件指令以生成一个或多个输出信号的一个或多个电路。在本公开的各种实施例中，处理电路707可以在从感测元件701接收到的信号上执行处理功能和/或软件指令，以例如计算气态物质的热导率。

在一些实施例中，处理电路707可以被实现为例如各种设备，包括具有附随数字信号处理器的一个或多个微处理器；不具有附随数字信号处理器的一个或多个处理器；一个或多个协处理器；一个或多个多核处理器；一个或多个控制器；处理电路；一个或多个计算机；以及各种其他处理元件（包括集成电路，诸如ASIC或FPGA或其某种组合）。在一些实施例中，处理电路707可以包括一个或多个处理器。在一个示例性实施例中，处理电路707被配置成执行存储在存储器电路709中的指令、或以其他方式可由处理电路707访问的指令。当由处理电路707执行时，这些指令可以使得控制器组件700能够执行本文中描述的一个或多个功能。无论它是通过硬件、固件/软件方法或是其组合来配置的，处理电路707都可以包括在被相应配置时能够执行根据本发明的实施例的操作的实体。因此，例如，当处理电路707被实现为ASIC、FPGA等时，处理电路707可以包括用于实现本文中描述的一个或多个操作的专门配置的硬件。在这些示例中，ASIC是可以被定制用于处理信号的集成电路。在一些示例中，ASIC可以被完全定制或半定制以用于处理信号的特定应用。在一些示例中，ASIC可以是允许电路重新配置的可编程ASIC。在一些实施例中，可以实现其他合适形式的处理电路707。替代地，作为另一个示例，当处理电路707被实现为指令（诸如，可以存储在存储器电路709中的那些指令）的致动器时，这些指令可以具体地配置处理电路707以执行本文中描述的一个或多个算法和操作，诸如参考图7讨论的那些算法和操作。

参考回到图7，处理电路707可以与输入/输出模块705、存储器电路709和/或通信电路711电耦合。

存储器电路709可以是非暂时性的，并且可以包括例如一个或多个易失性和/或非易失性存储器。存储器电路709可以被配置成存储信息和数据（诸如，处理功能和/或软件指令）。存储器电路709与处理电路707一起可以使控制器组件700执行根据本公开的示例实施例的各种处理功能和/或软件指令，包括例如确定气态物质的热导率。在一些实施例中，存储器电路709可以包括例如易失性存储器、非易失性存储器、或其某种组合。尽管在图4中被图示为单个存储器，但是存储器电路709可以包括多个存储器组件。在各种实施例中，存储器电路709可以包括例如硬盘驱动器、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪速存储器、致密盘只读存储器（CD-ROM）、数字通用盘只读存储器（DVD-ROM）、光盘、被配置成存储信息的电路、或其某种组合。存储器电路709可以被配置成存储信息、数据、应用程序、指令等，使得控制器组件700可以执行根据本公开的实施例的各种功能。例如，在至少一些实施例中，存储器电路709被配置成对输入数据进行高速缓存以供处理电路707处理。附加地或替代地，在至少一些实施例中，存储器电路709被配置成存储程序指令以供处理电路707执行。存储器电路709可以以静态和/或动态信息的形式来存储信息。当执行这些功能时，控制器组件700可以存储和/或使用所存储的信息。

通信电路711可以包括例如要么以硬件、要么以硬件和软件的组合来体现的设备或电路，该设备或电路被配置成从/向网络和/或与控制器组件700和/或感测元件701通信的任何其他设备、电路或模块接收和/或传输数据。在这点上，通信电路711可以包括例如网络接口，用于实现利用有线或无线通信网络的通信。在一些实施例中，通信电路711可以被实现为被包括在电路、硬件、计算机程序产品或其组合中的任何装置，该装置被配置成从/向另一个组件或装置接收和/或传输数据。计算机程序产品包括存储在计算机可读介质（例如，存储器电路709）上并且由控制器组件700（例如，处理电路707）执行的计算机可读程序指令。在一些实施例中，通信电路711（与本文中讨论的其他组件一样）可以至少部分地被实现为处理电路707，或者以其他方式由处理电路707来控制。在这点上，通信电路711可以例如通过总线与处理电路707通信。通信电路711可以包括例如天线、发射器、接收器、收发器、网络接口卡和/或支持硬件和/或固件/软件，并且用于建立与另一个装置的通信。通信电路711可以被配置成通过使用可以用于装置之间的通信的任何协议来接收和/或传输可由存储器电路709存储的任何数据。通信电路711可以附加地或替代地例如通过总线与输入/输出模块705、存储器电路709和/或控制器组件700的任何其他组件进行通信。

在一些实施例中，控制器组件700可以包括输入/输出模块705。输入/输出模块705可以与处理电路707进行通信，以接收用户输入的指令和/或向用户提供听觉、视觉、机械或其他输出。因此，输入/输出模块705可以包括支持设备，诸如键盘、鼠标、显示器、触摸屏显示器、和/或其他输入/输出机构。替代地，输入/输出模块705的至少一些方面可以在用户用来与控制器组件700进行通信的设备上实现。输入/输出模块705可以例如通过总线与存储器电路709、通信电路711和/或任何其他组件进行通信。控制器组件700中可以包括一个或多个输入/输出模块和/或其他组件。

在一些示例中，感测元件701可以生成流率指示，并且将流率指示传输到处理电路707。因此，感测元件701和控制器组件700可以操作以生成测量结果，该测量结果指示与装置的流动通道中的流动介质相关联的流率。

在图1中，尽管可以关于功能限制来描述组件701、705、707、709和711，但是所设想的是，特定实现方式有必要包括特定硬件的使用。还可以设想，这些组件701、705、707、709和711中的某些组件可以附加地包括一个或多个类似的或公共的硬件。例如，感测元件701可以附加地包括处理电路，使得感测元件701可以检测和处理各种信号。在各种示例中，控制器组件700可以操作以生成指示感测元件701内的流动介质的流率的测量结果。

虽然上述描述提供了示例控制器组件700，但是要注意的是，本公开的范围不限于上述描述。在一些示例中，示例控制器组件可以包括一个或多个附加的和/或替代的元件，和/或可以以不同于图7中所图示的方式来构造/定位。

现在参考图8，提供了描绘与根据本公开的各种实施例的示例装置（例如，流量感测装置，诸如但不限于上面结合图1讨论的流量感测装置100）相关联的示例测量结果的曲线图800。

如图8中所图示，x轴表示以SPLM为单位测量的与流动介质相关联的流率，并且针对曲线图800的每条线801、803，y轴表示与该流率相关联的以毫伏（mV）为单位测量的信号强度。附加地，曲线图800的第一条线801提供了使用根据本公开的各种实施例的示例装置（例如，流量感测装置）获得的测量结果，而曲线图800的第二条线803提供了使用常规设备获得的测量结果。

如所示出，跨所描绘的流率范围，与曲线图800的第一条线801相关联的信号强度高于与曲线图800的第二条线803相关联的信号强度。特别地，如所图示，针对具有270 SPLM的流率的流动介质，使用该示例装置检测到的信号强度是25mV（如第一条线801所描绘的那样），而使用常规设备检测到的信号强度是15mV。因此，图8图示了由根据本公开所配置的示例装置（例如，流量感测装置）检测到的信号将生成更高质量的信号，可以更加灵敏，并且因此与常规设备相比将生成更准确的测量结果。例如，示例流量感测装置的主要流动通道的收缩部分/区段可以在旁路入口与旁路出口之间生成增加的压降，使得可以预期旁路中更大的流量变化，与包括均匀（uniform）/常规的主要流动通道的常规设备相比，这可以得到流量感测装置的更高灵敏度。

受益于前述描述和相关联的附图中呈现的教导，这些实施例所属领域的技术人员将会想到本文中阐述的本公开的许多修改和其他实施例。因此，要理解的是，本公开不限于所公开的具体实施例，并且修改和其他实施例意图被包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管前述描述和相关联的附图在元件和/或功能的某些示例组合的上下文中描述了示例实施例，但是应当领会的是，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，替代实施例可以提供元件和/或功能的不同组合。在这点上，例如，与上面明确描述的元件和/或功能的组合不同的元件和/或功能的组合也是可设想的，如在一些所附权利要求中可能阐述的那样。尽管本文中采用了特定术语，但是它们仅在一般和描述性意义上使用，而不是出于限制目的来使用。

Claims (20)

1.一种流量感测装置，包括：

主要流动通道，其被配置成接收流动介质，其中主要流动通道包括收缩区段；

旁路组件，其被设置成邻近主要流动通道，旁路组件包括至少一个内部通道，所述至少一个内部通道被配置成接收流动介质的至少一部分；以及

感测元件，其可操作地耦合到旁路组件，感测元件被配置成检测与流动介质的至少一部分相关联的流率。

2.根据权利要求1所述的流量感测装置，进一步包括：

与感测元件电子通信的控制器组件，其被配置成从感测元件接收流率指示。

3.根据权利要求1所述的流量感测装置，其中感测元件包括流量管芯、感测管芯或换能器。

4.根据权利要求1所述的流量感测装置，其中旁路组件被定位成至少部分地邻近收缩区段、在其下方、或在其内。

5.根据权利要求1所述的流量感测装置，其中：

收缩区段的直径或截面积小于主要流动通道的其余部分的直径。

6.根据权利要求5所述的流量感测装置，其中收缩区段的第一截面形状是椭圆形的，并且主要流动通道的其余部分的第二截面形状是圆形的。

7.根据权利要求1所述的流量感测装置，其中所述流量感测装置包括质量流量传感器或液体流量传感器。

8.根据权利要求1所述的流量感测装置，其中旁路组件进一步包括：

通向所述至少一个内部通道的至少一个旁路入口和至少一个旁路出口，其中所述至少一个旁路入口和所述至少一个旁路出口中的每一个被定位成邻近引导元件。

9.根据权利要求8所述的流量感测装置，其中每个引导元件包括被设置在主要流动通道的内表面上的孔口、孔、通道或凹槽中的至少一个。

10.根据权利要求9所述的流量感测装置，其中每一个引导元件关于彼此平行地定位。

11.根据权利要求1所述的流量感测装置，进一步包括：

限制器组件，其被配置成调节流动介质的流动。

12.根据权利要求11所述的流量感测装置，其中使用注塑成型技术将限制器组件集成在主要流动通道内。

13.根据权利要求11所述的流量感测装置，其中限制器组件至少部分地被设置在收缩区段内。

14.根据权利要求12所述的流量感测装置，其中限制器组件被定位在旁路组件的正上方。

15.一种方法，包括：

由控制器组件从与所述控制器组件电子通信的感测元件接收流率指示，其中：

感测元件可操作地耦合到旁路组件，感测元件被配置成检测与流量感测装置内的流动介质的至少一部分相关联的流率，

所述流量感测装置的主要流动通道包括收缩区段，以及

旁路组件被设置成邻近主要流动通道，并且包括至少一个内部通道，所述至少一个内部通道被配置成接收流动介质的至少一部分。

16.根据权利要求15所述的方法，其中感测元件包括流量管芯、感测管芯或换能器。

17.根据权利要求15所述的方法，其中旁路组件被定位成至少部分地邻近收缩区段、在其下方、或在其内。

18.根据权利要求15所述的方法，其中：

收缩区段的直径或截面积小于主要流动通道的其余部分的直径。

19.根据权利要求18所述的方法，其中收缩区段的第一截面形状是椭圆形的，并且主要流动通道的其余部分的第二截面形状是圆形的。

20.根据权利要求15所述的方法，其中所述流量感测装置包括质量流量传感器或液体流量传感器。