CN206504777U - 一种用于浮游菌采样器的流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及计量物理量的测量装置，特别涉及一种用于浮游菌采样器的流量测量装置，包括导流机构检测机构，其中，导流机构包括具有导流通道的导流体、设置在导流通道内的孔板、开设在导流体上的第一取压口和第二取压口以及安装在导流通道入口处的空气均流网，检测机构包括空气压差传感器和流量换算单元，空气压差传感器用于检测第一取压口与第二取压口之间的空气压差，流量换算单元用于对空气压差传感器的输出信号进行处理得到空气流量。本实用新型装置不仅结构简单、成本低，而且具有测量精度高、稳定性好的优点，适合浮游菌采样器使用企业的自校、第三方检测机构的校准及浮游菌采样器生产单位的出厂调式。

Description

一种用于浮游菌采样器的流量测量装置

技术领域

本实用新型涉及计量物理量的测量装置，特别涉及一种用于浮游菌采样器流量校准的流量测量装置。

背景技术

浮游菌采样器是用来测量空气中浮游微生物的仪器。仪器通过吸气装置将空气通过多孔采样头或狭缝吸入，撞击到培养皿上，空气中的微生物即被“捕获”到琼脂培养基上。再将培养基在微生物培养箱内培养，通过计数即可得出空气中微生物含量。仪器可广泛应用于制药工业、食品工业、饮料自来水、药检所、卫生防疫、医院、公共场所等有关行业和部门。

浮游菌采样器作为一种成熟的仪器已经在企业、实验室广泛使用。随着我国国民经济的持续发展和经济结构深化转型，在暖通空调、净化技术等行业与国外的差距逐渐缩小，特别在洁净、微生物监测、测量方面发展迅速。国内企业虽然能生产浮游菌采样器，但是用来检测流量的标准装置大多需要从国外进口，成本高；且由于进口的标准装置采用叶轮风速仪的原理，会因为使用环境差导致测量精度降低而需返厂调整，存在周期长、费用高的问题。而现阶段国内制造的流量测量装置比较简陋，精度低、稳定性差，合格率极低。

当前市场上用于浮游菌采样器流量校准的标准器主要是由MBV公司生产的DA-100NT流量校验仪，该仪器内部有一个叶轮风速仪，通过测量气流速度根据其内部截面积计算流量，同时测量环境的温度和大气压。通过这两个参数的修正得到标准条件下的流量。仪器测量范围为90L/min～110L/min，精度±1％，只能对100L/min的浮游菌采样器进行校准，而我国市面上，浮游菌采样器主要有28.3L/min、50L/min、100L/min 3种型号，对于另外两种型号，进口流量校验仪无能为力。

为更好的推动企业技术革新进程中的质量控制问题，降低企业检测成本，研发低成本的浮游菌采样器的流量测量装置具有重大现实意义。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种用于浮游菌采样器的流量测量装置。

本实用新型采用技术方案如下：

一种用于浮游菌采样器的流量测量装置，包括导流机构和检测机构，

所述导流机构包括导流体、空气均流网、第一取压口、第二取压口和孔板，所述导流体具有导流通道，所述孔板设置在所述导流通道内，所述空气均流网设置在所述导流通道的入口处，所述导流通道的出口用于连接浮游菌采样器的采集口，所述第一取压口和第二取压口均开设在所述导流体上并与所述导流通道连通，所述第一取压口位于所述空气均流网与所述孔板之间，所述第二取压口位于所述孔板与所述导流通道的出口之间，所述孔板用于使第一取压口和第二取压口之间产生压差；

所述检测机构包括空气压差传感器和流量换算单元，所述空气压差传感器用于检测所述第一取压口与所述第二取压口之间的空气压差，所述流量换算单元用于对所述空气压差传感器的输出信号进行处理得到空气流量，所述空气压差传感器的一个压力接口设置于所述第一取压口，另一个压力接口设置于所述第二取压口。

优选地，所述检测机构还包括用于检测温度和气压中至少一个物理量的物理量检测元件、以及用于对所述物理量检测元件的输出信号进行处理的信号处理元件。

优选地，所述检测机构还包括用于对所述空气流量和/或所述信号处理元件的处理结果进行输出的输出元件。

优选地，所述孔板的外壁与所述导流体的内壁贴合，所述孔板的轴心与所述导流通道的轴线重合，所述孔板中心具有圆形开孔，所述圆形开孔的孔壁与所述孔板面向所述空气均流网的端面垂直。

优选地，所述导流体为空心圆柱体，圆柱体的空心部分即为所述导流通道，设导流通道的内径为D，则所述孔板与导流通道的入口之间的垂直距离为2D，所述孔板与导流通道的出口之间的垂直距离为D。

优选地，所述第一取压口与所述孔板之间的垂直距离为D，所述第二取压口与所述孔板之间的垂直距离为D/2。

优选地，设所述孔板中心的圆形开孔的直径为d，则d/D的范围为0.3-0.7。

优选地，所述检测机构还包括存储单元和修正单元，所述修正单元分别与所述存储单元和所述流量换算单元连接，所述存储单元用于存储修正系数，所述修正系数与空气流量的范围值相对应，所述修正单元用于确定所述流量换算单元处理得到空气流量所对应的修正系数，并根据所述修正系数对所述空气流量进行修正；

所述修正单元与所述输出元件连接，所述输出元件还用于输出修正后的空气流量。

优选地，所述导流体的外壁上还设有密封台阶，所述密封台阶位于所述第二取压口与所述导流通道的出口之间，所述密封台阶的下表面可与所述采集口的上端面紧密贴合。

优选地，所述导流体的外壁设有密封圈，所述密封圈位于所述所述密封台阶与所述导流通道的出口之间。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型提供的流量测量装置在导流体上开设第一取压口和第二取压口，通过合理设置孔板的位置和结构使得第一取压口和第二取压口产生空气压差，这样，测量第一取压口和第二取压口之间的压差之后即可换算得到空气流量，其结构简单紧凑，成本低；与使用叶轮风速仪原理的流量校验仪相比，不存在测量精度随使用时间降低的问题，具有稳定好、寿命长的优点。本实用新型装置与浮游菌采样器配合使用，适合浮游菌采样器使用企业的自校、第三方检测机构的校准及浮游菌采样器生产单位的出厂调式。

(2)在导流通道的入口处设置空气均流网，使进入导流通道的气流均匀，并将孔板上圆形开孔的直径d与导流通道直径D之间的比值控制在0.3-0.7之间，可以确保第一取压口和第二取压口之间产生合适且稳定的空气压差，利于提高空气流量检测的准确性。

(3)设置存储单元和修正单元，通过存储单元存储修正系数，利用修正单元对初步处理得到的空气流量结合修正系数进行修正，可以达到非常宽的流量测量范围，使输出的空气流量值更加精确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本实用新型实施例提供的用于浮游菌采样器的流量测量装置的正面示意图。

图2是本实用新型实施例提供的用于浮游菌采样器的流量测量装置的剖面图。

图中，1-输出元件，2-第一取压口，3-第二取压口，4-密封台阶，5-空气均流网，6-孔板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

图1是本实用新型实施例提供的用于浮游菌采样器的流量测量装置的正面示意图，图2是实用新型实施例提供的用于浮游菌采样器的流量测量装置的剖视图。参见图1和图2，流量测量装置包括导流机构和检测机构，其中，导流机构包括导流体、空气均流网5、第一取压口2、第二取压口3和孔板6，导流体具有导流通道，孔板6设置在导流通道内，空气均流网5设置在导流通道的入口处，空气均流网5可以使进入导流通道的空气流速均匀，有利于导流通道入口处气压的稳定性，导流通道的出口用于连接浮游菌采样器的采集口，第一取压口2和第二取压口3均开设在导流体上并与导流通道连通，第一取压口2位于空气均流网5与孔板6之间，第二取压口3位于孔板6与导流通道的出口之间，孔板6用于使第一取压口2和第二取压口3之间产生压差；检测机构包括空气压差传感器和流量换算单元，空气压差传感器用于检测第一取压口2与第二取压口3之间的空气压差，流量换算单元用于对空气压差传感器的输出信号进行处理得到空气流量，空气压差传感器的一个压力接口设置于第一取压口2，另一个压力接口设置于第二取压口3。

作为一种优选方式，导流体为空心圆柱体，圆柱体的空心部分构成上述的导流通道，导流通道的截面为圆形，导流通道的直径(即圆柱体的内径)记为D，所述孔板6的形状为与所述导流通道截面一致的圆形，孔板6中心具有圆形开孔，该圆形开孔的直径(即孔板6的内径)记为d，该圆形开孔的孔壁与孔板6的至少一个端面垂直，孔板6可采用卡合或胀接等方式与圆柱体的内壁进行固定，使孔板6的外壁与空心圆柱体的内壁贴合，孔板6的轴心与导流通道的轴线重合，并且，孔板6上靠近空气均流网5的一个端面是与圆形开孔的孔壁垂直的。所述孔板6位于导流体的2/3位置处，孔板6与导流通道的入口之间的垂直距离为2D，孔板6与导流通道的出口之间的垂直距离为D，孔板6与第一取压口2之间的垂直距离为D，孔板6与第二取压口3之间的垂直距离为D/2。

作为一种优选方式，孔板6中心的圆形开孔的直径d与导流通道的直径D之间的比值d/D的范围为0.3-0.7。d/D的值直接影响导流通道内上下区域的空气压差和压差的稳定性，如果d/D的值过大，孔板6对空气的阻挡作用较大，导流通道内上下区域空气压差大、压差稳定性差，这种情况测得的压差值准确性低，进而根据压差值求得的空气流量也不准确；如果d/D的值过小，孔板6对空气的阻挡作用较小，导流通道内上下区域压差稳定性虽好但空气压差小，这种情况下测得的压差值太小，也会影响空气流量的准确性，鉴于此，实用新型人通过反复试验，发现d/D的范围为0.3-0.7时，能够确保导流通道内由孔板6划分的上下区域之间产生大小合适且稳定的空气压差，利于提高空气流量检测的准确性，并且，对空气压差传感器的灵敏度要求不高，可以降低成本。

流量换算单元用于对所述空气压差传感器的输出信号进行处理得到空气流量，空气流量的计算公式如下：

式中

q_v：空气的流量，单位为m³/h

C：流出系数；

β：直径比β＝d/D；

ε：膨胀系数；

d：孔板节流孔直径，单位为m；

D：孔板管道直径，单位为m；

Δp：孔板第一取压口与第二取压口之间的压差，单位为Pa；

ρ：在测量空气流量时的温度和压力下的流体密度，单位为kg/m3。

作为一种优选方式，所述检测机构还可以包括温度检测元件、气压检测元件、信号处理元件、输出元件1以及电池模块，温度检测元件用于检测导流体所处环境的温度，可以是温度传感器，气压检测元件用于检测导流体所处环境的空气压力，可以是空气压力传感器，信号处理元件用于对温度检测元件和气压检测元件的输出信号进行处理，然后由输出元件1将处理结果进行输出，输出元件1可以是显示屏，电池模块用于为检测机构内的各个器件供电。输出元件1还与流量换算单元连接，用于输出流量换算单元处理得到的空气流量。优选地，温度检测元件、气压检测元件、信号处理元件、输出元件1、电池模块、空气压差传感器和流量换算单元封装在一起，然后安装在导流体上，这种集成式的结构使检测机构体积小、组装便捷。当然，检测机构的各部件也可以各自独立。

作为一种优选方式，导流体的外壁上还设有密封台阶4，密封台阶4位于第二取压口3与导流通道的出口之间，密封台阶4的下表面可与浮游菌采样器的采集口的上端面紧密贴合。使用时，将本实用新型装置的竖直安装在浮游菌采样器的采集口上，由于密封台阶4的下表面与浮游菌采样器的采集口的上端面形状匹配，可以依靠装置自身重量使密封台阶4的下表面与采集口的上端面紧密贴合，使用完毕后，取下流量测量装置即可，流量测量装置与浮游菌采样器之间不需要借助固定件固定，使用非常便捷。

本实用新型提供的流量测量装置在导流体上开设第一取压口和第二取压口，通过合理设置孔板的位置和结构使得第一取压口和第二取压口产生空气压差，这样，测量第一取压口和第二取压口之间的压差之后即可换算得到空气流量，其结构简单紧凑，成本低；与使用叶轮风速仪原理的流量校验仪相比，不存在测量精度随使用时间降低的问题，具有稳定好、寿命长的优点。本实用新型装置与浮游菌采样器配合使用，适合浮游菌采样器使用企业的自校、第三方检测机构的校准及浮游菌采样器生产单位的出厂调式。

实施例2

本实施例提供的流量测量装置可用于与浮游菌采样器配合使用，包括导流机构和检测机构，其中，导流机构包括导流体、空气均流网5、第一取压口2、第二取压口3和孔板6，导流体具有导流通道，孔板6设置在导流通道内，空气均流网5设置在导流通道的入口处，空气均流网5可以使进入导流通道的空气流速均匀，有利于导流通道入口处气压的稳定性，导流通道的出口用于连接浮游菌采样器的采集口，第一取压口2和第二取压口3均开设在导流体上并与导流通道连通，第一取压口2位于空气均流网5与孔板6之间，第二取压口3位于孔板6与导流通道的出口之间，孔板6用于使第一取压口2和第二取压口3之间产生压差；检测机构包括空气压差传感器和流量换算单元，空气压差传感器用于检测第一取压口2与第二取压口3之间的空气压差，流量换算单元用于对空气压差传感器的输出信号进行处理得到空气流量，空气压差传感器的一个压力接口设置于第一取压口2，另一个压力接口设置于第二取压口3。

作为一种优选方式，导流体为空心圆柱体，圆柱体的空心部分构成上述的导流通道，导流通道的截面为圆形，导流通道的直径(即圆柱体的内径)记为D，所述孔板6的形状为与所述导流通道截面一致的圆形，孔板6中心具有圆形开孔，该圆形开孔的直径(即孔板6的内径)记为d，该圆形开孔的孔壁与孔板6的至少一个端面垂直，孔板6可采用卡合或胀接等方式与圆柱体的内壁进行固定，使孔板6的外壁与空心圆柱体的内壁贴合，孔板6的轴心与导流通道的轴线重合，并且，孔板6上靠近空气均流网5的一个端面是与圆形开孔的孔壁垂直的。所述孔板6位于导流体的2/3位置处，孔板6与导流通道的入口之间的垂直距离为2D，孔板6与导流通道的出口之间的垂直距离为D，孔板6与第一取压口2之间的垂直距离为D，孔板6与第二取压口3之间的垂直距离为D/2。

作为一种优选方式，孔板6中心的圆形开孔的直径d与导流通道的直径D之间的比值d/D的范围为0.3-0.7。d/D的值直接影响导流通道内上下区域的空气压差和压差的稳定性，如果d/D的值过大，孔板6对空气的阻挡作用较大，导流通道内上下区域空气压差大、压差稳定性差，这种情况测得的压差值准确性低，进而根据压差值求得的空气流量也不准确；如果d/D的值过小，孔板6对空气的阻挡作用较小，导流通道内上下区域压差稳定性虽好但空气压差小，这种情况下测得的压差值太小，会影响空气流量的准确性，鉴于此，实用新型人通过反复试验，发现d/D的范围为0.3-0.7时，能够确保导流通道内由孔板6划分的上下区域之间产生大小合适且稳定的空气压差，利于提高空气流量检测的准确性，并且，对空气压差传感器的灵敏度要求不高，可以降低成本。

流量换算单元计算空气流量的计算公式如下：

式中

q_v：空气的流量，单位为m³/h

C：流出系数；

β：直径比β＝d/D；

ε：膨胀系数；

d：孔板节流孔直径，单位为m；

D：孔板管道直径，单位为m；

Δp：孔板第一取压口与第二取压口之间的压差，单位为Pa；

ρ：在测量空气流量时的温度和压力下的流体密度，单位为kg/m3。

流量换算单元根据公式(2)计算得到的值为理论计算值，考虑到理论计算与实际测量存在的差异，为保证流量测量精度，所述检测机构还包括存储单元和修正单元，修正单元分别与存储单元和流量换算单元连接，其中，存储单元用于存储修正系数，修正系数与空气流量的范围值相对应，修正单元用于确定流量换算单元处理得到空气流量所对应的修正系数，并根据修正系数对空气流量进行修正。修正系数是按照浮游菌采样器的采样条件，对比在相同条件下空气流量的理论计算值q_理论与实际测量值q_实测之间的比值，例如修正系数为K＝q_理论/q_实测，存储单元内将流量范围值与修正系数进行了对应存储，如表1所示，修正系数K1对应流量范围20L/min～100L/min、修正系数K2对应流量范围100L/min～500L/min、修正系数K3对应流量范围500L/min～1000L/min。

表1：

修正系数	流量范围(单位L/min)
		K1	20～100
K2	100～500
		K3	500～1000

修正单元进一步对流量换算单元计算的空气流量的理论值进行修正，以获得贴近实际测量值的空气流量。修正单元采用公式(3)进行修正计算：

q'_v＝Kq_v(3)

式中：q'_v为修正后的空气流量，q_v为根据上述公式(2)计算得到空气流量的理论值，K为流量修正系数。

公式(3)中K根据q_v来确定，若q_v落入100L/min～500L/min这一范围，K＝K2。

本实施例设置存储单元和修正单元，通过存储单元存储修正系数，利用修正单元对初步处理得到的空气流量结合修正系数进行修正，使输出的空气流量值更加精确。相比于现有的测量范围为90L/min～110L/min的流量校验仪，本装置可以达到更宽的流量测量范围，适用范围广。

作为一种优选方式，所述检测机构还可以包括温度检测元件、气压检测元件、信号处理元件、输出元件1以及电池模块，温度检测元件用于检测导流体所处环境的温度，可以是温度传感器，气压检测元件用于检测导流体所处环境的空气压力，可以是空气压力传感器，信号处理元件用于对温度检测元件和气压检测元件的输出信号进行处理，然后由输出元件1将处理结果进行输出，输出元件1可以是显示屏，电池模块用于为检测机构内的各个器件供电。输出元件1还与修正单元连接，用于输出修正后的空气流量。优选地，温度检测元件、气压检测元件、信号处理元件、输出元件1、电池模块、空气压差传感器、流量换算单元、存储单元和修正单元可以封装在一起，然后安装在导流体上。当然，检测机构的各部件也可以各自独立。

作为一种优选方式，导流体的外壁上还设有密封台阶4和密封圈，密封台阶4位于第二取压口3与导流通道的出口之间，密封圈套接在导流体的外壁，密封圈位于所述所述密封台阶4与导流通道的出口之间。使用时，将本实用新型装置的竖直安装在浮游菌采样器的采集口上，在装置自身重量的作用下，密封圈的上表面与密封台阶4的下表面紧密贴合，密封圈的下表面与浮游菌采样器的采集口的上端面紧密贴合，流量测量装置与浮游菌采样器之间不需要借助固定件固定，使用非常便捷。

本实用新型装置具有结构简单、成本低、测量精度高的优点，适合浮游菌采样器使用企业的自校、第三方检测机构的校准及浮游菌采样器生产单位的出厂调式。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于浮游菌采样器的流量测量装置，其特征在于，包括导流机构和检测机构，

所述导流机构包括导流体、空气均流网(5)、第一取压口(2)、第二取压口(3)和孔板(6)，所述导流体具有导流通道，所述孔板(6)设置在所述导流通道内，所述空气均流网(5)设置在所述导流通道的入口处，所述导流通道的出口用于连接浮游菌采样器的采集口，所述第一取压口(2)和第二取压口(3)均开设在所述导流体上并与所述导流通道连通，所述第一取压口(2)位于所述空气均流网(5)与所述孔板(6)之间，所述第二取压口(3)位于所述孔板(6)与所述导流通道的出口之间，所述孔板(6)用于使第一取压口(2)和第二取压口(3)之间产生压差；

所述检测机构包括空气压差传感器和流量换算单元，所述空气压差传感器用于检测所述第一取压口(2)与所述第二取压口(3)之间的空气压差，所述流量换算单元用于对所述空气压差传感器的输出信号进行处理得到空气流量，所述空气压差传感器的一个压力接口设置于所述第一取压口(2)，另一个压力接口设置于所述第二取压口(3)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测机构还包括用于检测温度和气压中至少一个物理量的物理量检测元件、以及用于对所述物理量检测元件的输出信号进行处理的信号处理元件。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述检测机构还包括用于对所述空气流量和/或所述信号处理元件的处理结果进行输出的输出元件(1)。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述孔板(6)的外壁与所述导流体的内壁贴合，所述孔板(6)的轴心与所述导流通道的轴线重合，所述孔板(6)中心具有圆形开孔，所述圆形开孔的孔壁与所述孔板面向所述空气均流网(5)的端面垂直。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述导流体为空心圆柱体，圆柱体的空心部分即为所述导流通道，设导流通道的内径为D，则所述孔板(6)与导流通道的入口之间的垂直距离为2D，所述孔板(6)与导流通道的出口之间的垂直距离为D。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一取压口(2)与所述孔板(6)之间的垂直距离为D，所述第二取压口(3)与所述孔板(6)之间的垂直距离为D/2。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，设所述孔板(6)中心的圆形开孔的直径为d，则d/D的范围为0.3-0.7。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述检测机构还包括存储单元和修正单元，所述修正单元分别与所述存储单元和所述流量换算单元连接，所述存储单元用于存储修正系数，所述修正系数与空气流量的范围值相对应，所述修正单元用于确定所述流量换算单元处理得到空气流量所对应的修正系数，并根据所述修正系数对所述空气流量进行修正；

所述修正单元与所述输出元件(1)连接，所述输出元件(1)还用于输出修正后的空气流量。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导流体的外壁上还设有密封台阶(4)，所述密封台阶(4)位于所述第二取压口(3)与所述导流通道的出口之间，所述密封台阶(4)的下表面可与所述采集口的上端面紧密贴合。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述导流体的外壁设有密封圈，所述密封圈位于所述所述密封台阶(4)与所述导流通道的出口之间。