CN201262559Y - 一种基于mems传感器的插入式流量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种流量测量装置，尤其是一种基于MEMS传感器的插入式流量测量装置。该装置由测量管、探头、固定装置、二次仪表、高压取压口、低压取压口及传感器部分的MEMS敏感芯体、封装结构、信号线构成。该装置将MEMS敏感芯体置于探头内部，取压口也位于测量管内，取消了传统插入式流量计需要引压到管外的结构。根据流量－差压数学关系模型和现场实际标定，实现对流量的动态和稳态测量。本实用新型解决了传统插入式流量计动态特性差，误差大，损耗高等问题。
Description
一种基于MEMS传感器的插入式流量测量装置
技术领域
本实用新型涉及一种流体流量测量装置，尤其涉及基于MEMS传感器的插入式流量测量 装置。 背景技术
插入式流量计工作原理是，当流体流过探头时，在其前部产生一个高压分布区，高压分 布区略高于管道的静压；根据伯努利方程原理，流体流过探头时速度加快，在探头后部产生 一个低压分布区，低压分布区的压力略低于管道的静压；通过测取探头前后的压力差，进而 得出管路流量。
此类流量计通常体积较大，给管路带來的能量损失较多，差压发生装置与差压变送装置 分离，需要专门管路将压力差引到管外迸行比较。这一方面容易积聚气体和脏垢，影响流量 计的稳态测量精度，而增加维修维护成本；另一方面由于普通差压变送器的响应频率限制， 使得流量计的动态响应很差，往往不能满足一些工业控制现场的需要，并且此类差压变送器 加工成本较高。 发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于MEMS传感器的插入式流量测量装置，解决传统插 入式流量计动态特性差，误差大，损耗高等问题。
本实用新型的技术方案是：基于MEMS传感器的插入式流量测量装置，该装置由测量管 1、探头2、固定装覽3、 二次仪表4、高压取压口8、低压取压口 9及传感器部分的MEMS 敏感芯体6、封装结构5、信号线7构成;探头2通过固定装置3固定在测量管1内部；MEMS 敏感芯体6被封装在封装结构5中，置于探头2内部；封装结构5固定在探头2内部，丌口 处分别与高压取压口 8和低压取压口 9相通；高压取压口 8与低压取压口 9均设在探头2上， 位于测量管1内部*, MEMS敏感芯体6的两个取压管分别通过高压取压口 8与低压取压「j 9 接触高压和低压流体；信号线7与MEMS敏感芯体6连接后引出测量管1至二次仪表4。所 述的MEMS敏感芯体6为硅微压阻式、压电式或电容式微型压力/压差敏感芯体。
本实用新型的原理是：根据伯努利方程可知，流体流过探头2时会产生对应于流量大小 的压力差信号，该压力差信号被MEMS敏感芯体6测得并通过信号7线引出管外送至二次仪 表4。根据流量——压差数学关系模型和现场实际标定，可以实现对流量的动态和稳态测量。
其流量方程为-
式中：q——流量，m3/sC——流量系数 AP——压差pa
本实用新型将MEMS传感器植入测量管1内部测量压差，不需要把压力引出管外进行比 较，不存在引压管沿程压力损失，因此只需要很弱的节流作用即可实现测量，永久压力损耗 低；采用探头2获取压差，重复型好，量程比宽，抗脏污能力强，信号稳定性好，不需要上 游直管段，并能在较小的空间距离里实现更高的信号水平；取消了传统的布引压管线工程， 减少了制造成本以及维护维修工作量，具有较高的测量精度；并应用质量和惯性都非常小的 MEMS传感器，压差测取的时间常数很小，因此动态测量频率得到较人程度的提高；只需要 很小的压差就能得到准确的测量效果，因此大大减小了插入式流量计的结构体积。本实用新 型既能应用到一般的流体介质输送方面，也能有效完成对低静压、低流速流体的测量。
本实用新型的有益效果是：结构紧凑合理，使用方便，便于维护，不需要引压管路便可 实现现场流量的低压损、微压差、高精度测量。 附图说明
图1为本实用新型实施例1的示意图； 图2为本实用新型实施例2的示意图。
图中：1、测量管，2、探头，3、固定装置，4、 二次仪表，5、封装结构，6、 MEMS敏 感芯体，7、信号线，8、高Hi取压口， 9、低压取爪口。 具体实施方式
实施例1
如图1所示，探头2通过固定装置3固定在测量管l内部，探头2前后分别有高压取压 口 8和低压取压口 9; MEMS敏感芯体6在封装结构5内部进行测量；信号线7与MEMS敏 感芯体6连接后引出测量管1至二次仪表4。测量管1中的流体流经探头2时，在探头2甜 部产生高压区域，探头2后部产生低压区域，根据伯努力原理可知，该探头2前后产生对应 于流量大小的压力差，该压力差被MEMS敏感芯体6测得并通过信号线7引出测量管1送至 二次仪表4。根据流量一差压数学关系模型和现场实际标定，可以实现对流量的动态和稳态
实施例2
如图2所示，探头2通过固定装置3固定在测量管1内部，探头2前部和下部分别有高 压取压口 8和低压取压n 9;MEMS敏感芯体6在封装结构5内部进行测量；信号线7与MEMS 敏感芯体6连接后引出测量管1至二次仪表4。测量管1屮的流体流经探头2时，在探头2 前部产牛高压区域，探头2下部产生低压区域，根据伯努力原理可知，该探头2前部和下部产生对应于流量大小的压力差，该压力差被MEMS敏感芯体6测得并通过信号线7引出测量 管1送至二次仪表4。根据流量一差压数学关系模型和现场实际标定，可以实现对流量的动
Claims (2)
1、一种基于MEMS传感器的插入式流量测量装置，其特征在于，该装置由测量管(1)、探头(2)、固定装置(3)、二次仪表(4)、高压取压口(8)、低压取压口(9)及传感器部分的MEMS敏感芯体(6)、封装结构(5)、信号线(7)构成；探头(2)通过固定装置(3)固定在测量管(1)内部；MEMS敏感芯体(6)被封装在封装结构(5)中，置于探头2内部；封装结构(5)固定在探头(2)内部，开口处分别与高压取压口(8)和低压取压口(9)相通；高压取压口(8)与低压取压口(9)均设在探头(2)上，位于测量管(1)内部；MEMS敏感芯体(6)的两个取压管分别通过高压取压口(8)与低压取压口(9)接触高压和低压流体；信号线(7)与MEMS敏感芯体(6)连接后引出测量管(1)至二次仪表(4)。
2、 根据权利要求1所述的一种基于MEMS传感器的插入式流量测量装置，其特征在于， 所述的MEMS敏感芯体（6)为硅微压阻式、压电式或电容式微型压力/压差敏感芯体。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101349581B (zh) * | 2008-08-12 | 2010-06-09 | 大连海事大学 | 基于mems传感器的插入式流量测量装置 |
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| CN112083188A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-12-15 | 南京航空航天大学 | 风速感知作动器及其工作方法 |
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2008
- 2008-08-12 CN CNU2008200151092U patent/CN201262559Y/zh not_active Expired - Lifetime
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