CN202599485U - 一种新型质量流量检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种新型质量流量检测装置，包括，油路系统和测量系统，所述的油路系统是由油箱(1)，流量调节阀(2)，燃油管路(4)，压力表（5），标准体积流量计(6)，温度密度测量部件(7)，被测流量计(8)，被测流量计安装接口(9)，过滤器(10)，电动泵(11)等由燃油管路4依次连接构成的一个闭环回路系统，该闭环回路系统通过感受燃油管路(4)液体质量流量信号的被测流量计(8)、分别感受燃油管路(4)液体密度与体积流量参数的温度密度测量部件(7)和标准体积流量计(6)相连测量系统。本实用新型指定流量点测量精度高、抗干扰能力强、体积小、操作简便。

Description

一种新型质量流量检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种液体质量流量的检测装置，特别是用于检查燃油质量流量计和燃油质量流量指示器的检测。 

背景技术

质量流量是监控发动机工作状态最为准确的指标。随着近年来传感器技术的不断发展，采用弹性元件感受液体质量动能的涡轮质量流量计不断地运用到了飞机燃油测量管理系统中。目前，飞机燃油测量管理系统中使用的涡轮质量流量计是一种没有电磁继电器、减速器齿轮传动等机构，依靠弹性元件感受液体质量动能的装置。由于涡轮质量流量计直接感受液体的质量，不受液体温度及液体种类的影响。所以与体积式流量计相比，具有体积小、重量轻；测量精度高(在主流量下，测量精度在1％左右)、适用性广等优点。这使得采用弹性元件感受液体质量动能的涡轮质量流量计取代体积式流量计，在航空燃油耗量测量领域中的运用成为必然趋势。 

虽然涡轮质量流量计对液体质量测量具有诸多优点，但也存在不足。比如对于小流量测量，其常温测量误差一般都在10％以上，精度较低。另外弹性元件感受液体质量动能的涡轮质量流量计，受到弹性元件自身性能和加工工艺的限制，要想提高其测量精度是非常困难的。因此不适于做质量流量的检测装置。而科氏质量流量计的输入输出两端液体压差过大、抗振动性能差、安装尺寸庞大等，不适用于在外场小型设备上适用，且测量精度不能满足计量要求。 

对于质量流量的检测，专业生产厂是采用高精度流量台进行检测。现有高精度流量台的工作原理大致可分为称重计时方式和动能活塞方式两种。 

称重计时方式的高精度流量台，一般需要配备高位油箱、储油箱以及制热、 制冷等附加系统；动能活塞方式的高精度流量台，采用液体压力推动活塞的工作原理，其测量精度受活塞运动机构的影响，且对于不同流量需要更换不同的活塞，管路系统比较复杂。不适用于外场条件下使用。 

综上所述，由于高精度流量台体积庞大、造价昂贵，对使用环境要求苛刻(需要制热、制冷等附加系统的支持)，且对使用和维护的要求非常高，因此只适用于内场检测。 

因此，外场迫切需要具有体积小、对使用环境要求宽松(不需要制热、制冷等附加设备的支持)，且造价低、使用和维护要求不高，检测精度满足质量流量计检测需要等优点的质量流量检测装置。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种操作简便、体积小、造价低、可靠性高、不需要制热、制冷等附加设备支持，且使用和维护要求不高的新型质量流量检测装置。该装置是一种基于计算机技术，采用“流量体积+温度、密度测量”检测流动液体质量的检测装置。 

本实用新型所提供的一种新型质量流量检测装置，包括，油路系统和测量系统,其特征在于，所述的油路系统是由油箱1，流量调节阀2，燃油管路4，压力表5，标准体积流量计6，温度密度测量部件7，被测流量计8，被测流量计安装接口9，过滤器10，电动泵11等由燃油管路4依次连接构成的一个闭环回路系统，该闭环回路系统通过感受燃油管路4液体质量流量信号的被测流量计8、分别感受燃油管路4液体密度与体积流量参数的温度密度测量部件7和标准体积流量计6相连测量系统，测量系统通过计算机分别计算出该时刻燃油管路4中液体的质量瞬时流量，将后一数据作为标准数据，采用比较方式检测被测流量计8的测量误差。 

本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果： 

本实用新型基于计算机检测技术，采用“流量体积+温度、密度测量”的检 测方法检测液体质量流量的检测装置。具有数字化程度高、指定流量点测量精度高、可靠性高、抗干扰能力强、体积小、操作简便、便于使用和维护，不需要制热、制冷等附加设备的支持，对使用环境要求宽松的特点。适于外场环境条件下使用。具备流量发生和流量质量瞬时流量、质量总流量、体积瞬时流量和体积总流量自检测功能，采用比较方式对被测流量计测量误差的检测功能、以及对被测流量计的气密性检查功能。 

附图说明

下面结合实施例和附图进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。 

图1是本实用新型--新型质量流量检测装置油路系统的原理框图。 

图2是本实用新型--新型质量流量检测装置油路系统的构造示意图。 

图3是本实用新型--新型质量流量检测装置测量系统原理框图。 

图4是质量流量计的信号特性示意图。 

图中：1.油箱，2.流量调节阀，3.手压加油泵，4.燃油管路，5.压力表，6.标准体积流量计，7.温度密度测量部件，8.被测流量计，9.被测流量计安装接口，10.过滤器，11.电动泵，12.手轮，14.排气阀，15.锁紧螺母，16.接头Ⅵ，17.注油口，18.接头Ⅳ，19.观察管，20.接头Ⅰ，21.堵头Ⅱ，22.接头Ⅲ，23.堵头Ⅴ，24.油盘。（在本文没有特别说明的情况下，被测流量计特指涡轮质量流量计) 

具体实施方式

本实施例中，标准体积流量计6选用涡轮体积流量计；温度密度测量部件7选用阻抗式温度传感器。涡轮体积流量计和阻抗式温度传感器，具有测量线性度高、重复性好、测量范围宽、结构紧凑的优点。 

参阅图1，本实用新型提出的一种新型质量流量检测装置，由测量系统和油路系统两部分组成。测量系统组成及功能详见图3。 

油路系统是由油箱1，流量调节阀2，燃油管路4，压力表5，标准体积流量计6，温度密度测量部件7，被测流量计8，被测流量计安装接口9，过滤器10，电动泵11等由燃油管路4依次连接构成的一个闭环回路系统。被测流量计安装接口9设有压接手柄，便于被测流量计8的安装。在流量试验时，将被测流量计8与被测流量计安装接口9相连的部件更换为接头构成通路。 

此外油路系统还包含一个手压加油泵3、油箱1、燃油管路4、压力表5、流量调节阀2、被测流量计8和被测流量计安装接口9组成一个供被测流量计8气密性检查使用的单向油路。 

在气密性试验时,将被测流量计8与被测流量计安装接口9相连的部件更换为堵头构成密闭管路。安装在流量调节阀2靠近被测流量计8与燃油管路4连接的压力表5监控管路压力。 

图2所示部件都安装在油盘24中。注油口17位于油盘的中部，被测流量计8输出端的下方，通过滤网与油箱1连通。连接在油箱1输入端的流量调节阀2，通过手轮12调节开关调节流量调节阀2的闭合状态，调节燃油管路4液体流量大小。流量调节阀2与被测流量计8连接的一端有一个空穴，空穴的顶部设有排气阀14；空穴的右边设有通过管路连通的压力表5。空穴的底部通过管路与手压泵3的输出端相连。排气阀14和手压泵3，供气密性试验时使用。被测流量计8的输出端，通过流量调节阀2末端上的螺母15和接头Ⅵ16与流量调节阀2相连；被测流量计8的输入端，通过接头Ⅳ18与被测流量计安装接口9相连，在被测流量计安装接口9另一端的燃油管路4上连接有观察管19。 

接头Ⅰ20、接头Ⅲ22、接头Ⅳ18用于流量试验，供不同的被试流量计与被测流量计安装接口9相连时选用；堵头Ⅱ21、堵头Ⅴ23用于气密性试验，供据不同的被试流量计与被测流量计安装接口9相连时选用。 

标准体积流量计6、温度密度测量部件7、油箱1、过滤器10、电动泵11均安装在油盘24的下方。标准体积流量计6和温度密度测量部件7，是实时监 测燃油管路4中液体体积流量与液体密度的感应器件。过滤器10起过滤杂物、稳定流量的作用。电动泵11的泵体安装在油箱1内，电动泵11的输出端与燃油管路4相连。电动泵11的运转，受测量系统面板上的功能键控制。在电动泵11的作用下，燃油经过过滤器10在燃油管路中循环。 

参阅图3，所述的测量系统是一种基于计算机检测技术，采用流量体积、温度、密度多参数计算液体质量流量的系统，包括，带电连接信号接口电路的测量控制电路和带有显示界面及其功能键的机箱。 

测量系统信号接口电路，由二路体积流量信号处理电路、一路温度密度信号处理电路、一路脉冲信号发生电路、一路质量流量计信号处理电路、一路质量流量计模拟信号发生电路组成。 

体积流量信号处理电路，将燃油管路4中标准体积流量计6和被测涡轮体积流量计产生的流量信号转换成脉冲信号。主控电路采样该信号，计算该时刻各自感受到的液体流量。 

温度密度信号处理电路，将燃油管路4中温度密度测量部件7中对液体温度的变化转换为电压变化信号。从控电路采样该电压信号，计算出该时液体的密度。 

脉冲信号发生电路，受主控电路的控制产生规定的用于检测被测脉冲式指示器的脉冲信号。 

质量流量计信号处理电路，将燃油管路4中被测流量计8感受到的质量瞬时流量信号转换成带相位差的两路正弦信号。供主控电路采样该信号，并计算该时刻被测质量流量计8感受的液体质量流量。 

质量流量计模拟信号发生电路，受从控电路的控制产生规定的带相位差的两路正弦信号，用于检测被测质量流量计指示器。 

测量控制电路由主、从控电路组成，主、从控电路之间通过双口RAM进行数据交换。主控电路控制一路脉冲信号发生，二路体积流量信号和一路质量流 量信号的计算，以及实现人机交互功能；从控电路控制质量流量计模拟信号的发生、温度密度信号处理以及液体温度与密度的换算。主、从控电路的控制芯片均可以采用AVR单片机ATMEGA128L来实现控制。双口RAM可以采用IDT7132SA芯片。 

主控电路采样体积流量信号处理电路输出的反映液体体积流量的脉冲信号，计算出该时刻液体的体积流量，并根据“体积流量×密度=质量流量”的关系计算出该时刻液体的质量流量。该数据作为检测被测流量计8的标准流量数据。密度参数来自从控电路。 

从控电路采样温度密度信号处理电路输出的反映液体温度变化的电压信号，查温度密度对照表温度密度对照表可以是通过燃油温度试验，所建立的油温温度与密度对应关系，计算出该时刻燃油管路4中液体的密度。 

主控电路计算标准流量数据的同时，采样质量流量计信号处理电路输出反映被测流量计8所感受的质量流量信号，计算出被测流量计8在同一时刻感受的液体质量流量。采用与标准流量数据比较的方法，完成对被测流量计8测量误差的检测。 

质量流量检测原理： 

测量系统采样标准体积流量计6和温度密度测量部件7的感受信号，并计算出该时液体体积流量和液体的密度参数。根据体积流量与该时刻密度的乘积就是质量流量的关系，计算出该时刻管路中液体的质量瞬时流量。相关计算公式参见公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)， 

体积瞬时流量的计算公式为(单位：升/小时）： 

v_瞬时流量＝n×3600/K                            ……(1) 

体积总流量的计算公式为(单位：升）： 

V_总流量=∑(n_i/K)(i=0,1,2…)                     ……(2) 

或 

V_总流量＝N/K                                    ……(3) 

质量瞬时流量的计算公式为(单位：公斤/小时）： 

m_瞬时流量＝ρ×n×3600/K                        ……(4) 

质量总流量的计算公式为(单位：公斤)： 

M_总流量=ρ×∑(n_i/K)(i=0,1,2…)                 ……(5) 

或 

M_总流量＝ρ′×N/K ρ′＝(ρ₀+ρ_i)/2(i=1,2…)   ……(6) 

公式中： 

ρ、ρ₀、ρ_i、ρ′—液体密度 

K—标准体积流量计仪表常数，每个脉冲代表的燃油体积，单位：升/个 

v_瞬时流量—体积瞬时流量，单位时间流经传感器中的燃油体积流量，单位：升/小时 

V_总流量—体积总流量，流经传感器中的燃油体积流量，单位：升 

m_瞬时流量—质量瞬时流量，单位时间流经传感器中的燃油质量，单位：公斤/小时 

M_总流量—总流量，流经传感器中的燃油质量，单位：公斤 

n—单位时间脉冲个数，与液体体积瞬时流量成正比。单位：个/秒 

N—脉冲总数，与液体体积总流量成正比。单位：个 

质量瞬时流量检测步骤： 

1)主控电路根据功能键发出的指令，启动质量瞬时流量检测程序。通过双口RAM告诉从控电路，进入质量流量检测程序。主控电路采样体积流量处理电路输出的反映液体流量的脉冲信号，计算脉冲宽度得到该流量下标准体积流量计6单位时间输出的脉冲个数n。根据公式(1)计算得出液体体积瞬时流量v_瞬时流量。仪表常数K，通过功能键输入。 

2)从控电路进入质量流量检测程序后，循环采样温度密度信号处理电路输 出的反映液体温度的电压信号；根据采样值查温度密度对照表(温度密度对照表是通过燃油温度试验，所建立的油温温度与密度对应关系)，计算出该时刻液体的密度ρ，并将该密度值存于双口RAM的指定单元。 

3)主电路在计算出液体体积瞬时流量v_瞬时流量后，在双口RAM的指定单元读取该时刻液体的密度值。根据公式(4)计算出液体质量瞬时流量m_瞬时流量，作为标准流量数据，用于被测流量计8质量瞬时流量测量误差的检查。 

质量总流量检测步骤： 

1)主控电路根据功能键发出的指令，启动质量总流量检测程序。通过双口RAM告诉从控电路，进入质量流量检测程序。主控电路采样体积流量处理电路输出的反映液体流量的脉冲信号，累计脉冲个数。根据公式(2)计算得出液体体积总流量V_总流量。仪表常数K，通过功能键输入。 

2)从控电路进入质量流量检测程序后，循环采样温度密度信号处理电路输出的反映液体温度的电压信号；根据采样值查温度密度对照表(温度密度对照表是通过燃油温度试验，所建立的油温温度与密度对应关系)，计算出该时刻液体的密度ρ，并将该密度值存于双口RAM的指定单元。 

3)主电路在累计第一个脉冲的同时，在双口RAM的指定单元读取该时刻液体的密度值作为ρ₀并保存。从累计第二个脉冲开始，每读取一次最新时刻液体的密度，都与ρ₀进行平均得到最新的ρ′。根据公式(6)计算出当前时刻的质量总流量M_总流量，作为标准流量数据，用于被测流量计8质量总流量测量误差的检查。 

被测流量计8质量瞬时流量测量误差检查方法： 

质量流量计信号处理电路将被测流量计8的鼓轮和叶轮正弦信号转换为带相位差的两路正弦信号。主控电路采样该信号，根据相位差与质量流量的关系，计算出被测流量计8感受的液体质量瞬时流量。与同步测量的标准流量数据进行比较，完成被测流量计8质量瞬时流量测量误差的检查。 

被测流量计8质量总流量测量误差检查方法： 

被测流量计8质量总流量测量误差检查，需要与被测流量计8其配套的指示器的配合。将被测流量计8的输出信号接入与其配套的指示器。被测流量计8感受的质量总流量数据显示在指示器中。将指示器中显示的质量总流量数据与同步测量的标准流量数据进行比较，完成被测流量计8质量总流量测量误差的检查。 

被测涡轮体积流量计体积流量测量误差检查方法： 

与被测流量计8质量瞬时流量/质量总流量测量误差检查方法类似。但不需要液体的密度参数，主控电路同时测量两路体积流量处理电路输出反映各自感受液体体积流量的脉冲信号并比较两者差异的大小，完成被测涡轮体积流量计体积流量测量误差的检查。 

脉冲式指示器累计测量误差检查的方法： 

脉冲式指示器是记录脉冲总数的一种装置。其误差检查方法是由主控电路向脉冲信号发生电路发出脉冲信号，供被测脉冲式指示器计数。同时主控电路回采自己所发出的脉冲个数，作为检查被测脉冲式指示器测量误差的标准，完成脉冲式指示器累计测量误差的检查。 

被测质量流量计指示器质量瞬时测量误差检查方法： 

主控电路通过双口RAM向从控电路发出需要模拟的质量瞬时流量信息(周期固定，脉冲宽度为Δt（单位：μ秒）的脉冲信号，如图4。从控电路控制质量流量计模拟信号发生电路，发出向位差为Δt的两路正弦波信号 

如图4。主控电路同时回采由质量流量计模拟信号发生电路所发出的信号。根据相位差与质量流量的关系，计算出质量瞬时流量作为检查被测质量流量计指示器质量瞬时测量误差的标准，完成被测质量流量计指示器质量瞬时测量误差的检查。 

Claims (9)

1.一种新型质量流量检测装置，包括，油路系统和测量系统,其特征在于，所述的油路系统是由油箱(1)，流量调节阀(2)，燃油管路(4)，压力表（5），标准体积流量计(6)，温度密度测量部件(7)，被测流量计(8)，被测流量计安装接口(9)，过滤器(10)，电动泵(11)等由燃油管路（4）依次连接构成的一个闭环回路系统，该闭环回路系统通过感受燃油管路(4)液体质量流量信号的被测流量计(8)、分别感受燃油管路(4)液体密度与体积流量参数的温度密度测量部件(7)和标准体积流量计(6)相连测量系统。

2.如权利要求1所述的新型质量流量检测装置，其特征在于，所述油路系统还包含一个手压加油泵(3)、油箱(1)、燃油管路(4)、压力表(5)、流量调节阀(2)、被测流量计(8)和被测流量计安装接口(9)组成一个供被测流量计(8)气密性检查使用的单向油路。

3.如权利要求2所述的新型质量流量检测装置，其特征在于，连接在油箱(1)输入端的流量调节阀(2)，通过手轮(12)调节开关调节流量调节阀(2)的闭合状态，调节燃油管路(4)中液体流量的大小。

4.如权利要求1或2所述的新型质量流量检测装置，其特征在于，流量调节阀(2)与被测流量计(8)连接的一端有一个空穴，空穴的顶部设有排气阀(14)，右边设有通过管路连通的压力表(5)，空穴底部通过管路与手压泵(3)的输出端相连。

5.如权利要求1所述的新型质量流量检测装置，其特征在于，所述被测流量计(8)的输入端，通过接头Ⅳ(18)与被测流量计安装接口(9)相连，在被测流量计安装接口(9)另一端的燃油管路(4)上连接有观察管(19)。

6.如权利要求1所述的新型质量流量检测装置，其特征在于，所述的测量系统是一种基于计算机技术，采用流量体积、温度、密度多参数计算液体质量 流量的系统,包括带电连接的信号接口电路、测量控制电路和带有显示界面及功能键的机箱。

7.如权利要求6所述的新型质量流量检测装置，其特征在于，测量系统带电连接的信号接口电路，由二路体积流量信号处理电路、一路温度密度信号处理电路、一路脉冲信号发生电路、一路质量流量计信号处理电路、一路质量流量计模拟信号发生电路组成。

8.如权利要求6所述的新型质量流量检测装置，其特征在于，所述测量控制电路由主、从控电路组成，主、从控电路之间通过双口RAM进行数据交换，主控电路控制一路脉冲信号发生，二路体积流量信号和一路质量流量信号的计算，以及人机交互功能的实现；从控电路控制一路质量流量计模拟信号的发生、一路温度密度信号处理以及液体温度与密度的换算。

9.如权利要求6所述的新型质量流量检测装置，其特征在于，信号接口电路中的质量流量计模拟信号发生电路产生带相位差的两路正弦信号,用于检测质量流量计指示器的测量性能。 

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