CN1470851A - 气体流量传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气体流量传感器，包括呈管状的外壳，在该外壳的内腔中插接有呈管状的内壳，在该内壳的内腔中插接有呈管状的内膜，内壳上设有振动腔和与振动腔连通的传振通道，其中振动腔沿内壳的内圆面设置，在内壳上装有将传振通道阻断的感应膜片，感应膜片上接有金属柱。这种气体流量传感器，结构简单，成本低，被测气体的压力损失小，测量精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体流量传感器。
背景技术
气体流量计是测量气体流量的装置，其关键部件是传感器。通用的气体流量计，基本上可分为叶片式、卡门漩涡式、热线式和热膜式四种。这四种类型的气体流量计的传感器，其共同的弊端是结构复杂、成本高，压力损失大，灵敏度低、测量精度差。如专利号为92204506.2的气体流量计，所公开的技术方案中，其传感器部分包括在气体的通道内设有由流动的气体推动旋转、并带有大小叶片的叶轮，叶轮上固定有永磁钢体，在与叶轮对应的圆周上固定有电磁传感器，当流动的气体推动叶轮旋转时，固定在叶轮上的永磁钢体也随之转动，永磁钢体每经过电磁传感器一次，电磁传感器的工作状态就发生一次变化，产生电信号输出。本专利所述的气体流量计的传感器，由于在气体的通道内设有阻碍气体流动的叶轮和大小叶片，因而被测气体的压力损失大，结构复杂。专利号为97220720.1的位移式气体流量传感器，包括上气室和下气室，上气室与下气室由可移动的橡胶膜相隔，上气室与进气口连通，下气室与出气口连通，当进气口与出气口产生压差、气体从进气口向出气口流动时，橡胶膜在该压差的推动下产生位移，从而使与橡胶膜相连的光电反射板相应的产生位移，该位移使光电耦合器输出相应的电信号。本专利所述的位移式气体流量传感器，同样存有结构复杂的弊端，并且灵敏度低，测量精度差。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、压力损失小和测量精度高的气体流量传感器。
为了实现上述的目的，这种气体流量传感器，包括呈管状的外壳，其结构特点是在该外壳的内腔中插接有呈管状的内壳，在该内壳的内腔中插接有呈管状的内膜，内壳上设有振动腔和与振动腔连通的传振通道，其中振动腔沿内壳的内圆面设置，在内壳上装有将传振通道阻断的感应膜片，感应膜片上接有金属柱。
依据配用的气体流量计的工作环境、气体的流量范围和测量的精度要求，上述的振动腔的数量是1个或2-3个，由于被测气体的压力、温度等参数的变化会对不同形状的振动腔的工作产生不同的影响，为了消除偏差，提高测量精度，振动腔可以是环形、半环形或圆弧形，通过不同振动腔之间振动的对应关系的变化，排除流量以外的其它参数变化的影响。
依据配用的气体流量计的工作环境和测量的精度要求，上述的感应膜片包括变阻式膜片、压电式膜片和电容式膜片。
为了便于制造和安装，感应膜片埋嵌在内壳的外圆面上，传振通道延伸到外壳内。
使用时，将本发明的气体流量传感器用法兰串接在被测气体的管道中，金属柱通过导线与气体流量计的信号输入端连接。
本发明的气体流量传感器的工作原理是：当被测量的气体从管状的内膜中流过时，内膜壁会产生振动，特别是位于振动腔的部位，其振动更为明显，该振动经振动腔进入传振通道，使感应膜片对应的产生振动，依据所选定的感应膜片的类型，感应膜片会将这种振动变换成电信号，经过金属柱和导线传递到气体流量计，当传感器各部件的材质、尺寸和形状确定后，其振动的频率、波形和振幅等参数就与气体的流速构成对应关系，而振动的频率、波形和振幅等参数的改变，会在感应膜片上产生出对应的电信号，将该电信号输入到气体流量计的CPU芯片，通过CPU芯片进行数据处理，即可得到在某段时间内的气体流量。
本发明所述的气体流量传感器，其有益效果是：1、只用了外壳、内壳、内膜和感应膜片，几何形状又规范，因而结构特别简单，成本低；2、内膜的内腔中无叶轮叶片一类的障碍物阻挡气体流动，被测气体的压力损失小；3、不需要热传导式传感器的导热时间，感应膜片对振动的变化反映速度快，感应灵敏度高；4、由于可识别的参数多，气体流量计中CPU芯片可根据气体的综合参数及时进行校正，因而测量精度高。
附图说明
本发明的气体流量传感器的实施例结合附图加以说明，其中：
图1是振动腔的数量是1个的气体流量传感器的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是振动腔的数量是2个的气体流量传感器的结构示意图；
图4是变阻式膜片的结构示意图；
图5是变阻式膜片的原理图；
图6是压电式膜片的结构示意图；
图7是压电式膜片的原理图；
图8是电容式膜片的结构示意图；
图9是电容式膜片的原理图。
具体实施方式
参照附图，本发明的气体流量传感器，包括呈管状的塑料外壳4，在该外壳4的内腔中插接有呈管状的塑料内壳2，在该内壳2的内腔中插接有呈管状的金属内膜1，内壳2上设有1-3个振动腔5和分别与每个振动腔5连通的传振通道6，其中每个振动腔5沿内壳2的内圆面设置，在内壳2上装有分别将每个传振通道6阻断的感应膜片3，每只感应膜片3上接有金属柱9，振动腔5可以是环形、半环形或圆弧形，感应膜片3包括变阻式膜片、压电式膜片和电容式膜片，依据需要，也可以选用其他类型的感应膜片，感应膜片3最好埋嵌在内壳2的外圆面上，传振通道6延伸到外壳4内。
当感应膜片3选用变阻式膜片时，变阻式膜片的振动，附着在硅胶片7上的应变电阻8的阻值对应的改变，利用惠斯顿电桥的原理，确定金属柱9与硅胶片7的触点位置10，使变阻式膜片在静态时电阻R1、R2、R3和R4阻值相等，在该电桥的输入端接通电源VB，在振动时，电阻R1、R2、R3和R4阻值不相等，电桥的输出端有电压VO输出。当感应膜片3选用压电式膜片，压电元件13在振动时，便在簧片兼电极11与电极板12之间产生电压VO输出。当感应膜片3选用电容式膜片，簧片兼电极11的振动改变与电极板12之间的电容量，通过电容的充放电使输出电压VO发生变化。
Claims (6)
1、一种气体流量传感器，包括呈管状的外壳(4)，其特征是在该外壳(4)的内腔中插接有呈管状的内壳(2)，在该内壳(2)的内腔中插接有呈管状的内膜(1)，内壳(2)上设有振动腔(5)和与振动腔(5)连通的传振通道(6)，其中振动腔(5)沿内壳(2)的内圆面设置，在内壳(2)上装有将传振通道(6)阻断的感应膜片(3)，感应膜片(3)上接有金属柱(9)。
2、根据权利要求1所述的气体流量传感器，其特征是振动腔(5)的数量是1个。
3、根据权利要求1所述的气体流量传感器，其特征是振动腔(5)的数量是2-3个。
4、根据权利要求2或3所述的气体流量传感器，其特征是振动腔(5)是环形、半环形或圆弧形。
5、根据权利要求1所述的气体流量传感器，其特征是感应膜片(3)包括变阻式膜片、压电式膜片和电容式膜片。
6、根据权利要求1或5所述的气体流量传感器，其特征是感应膜片(3)埋嵌在内壳(2)的外圆面上，传振通道(6)延伸到外壳(4)内。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102809400A (zh) * | 2011-05-31 | 2012-12-05 | 新奥科技发展有限公司 | 燃气表 |
| CN114166402A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-11 | 深圳市锐迪芯电子有限公司 | 一种mems气流压力传感器及其制备方法 |
| CN114166402B (zh) * | 2021-12-01 | 2024-05-31 | 深圳市锐迪芯电子有限公司 | 一种mems气流压力传感器及其制备方法 |
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2003
- 2003-06-24 CN CN 03138705 patent/CN1198118C/zh not_active Expired - Fee Related
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