CN211955543U - 适用于流速测量的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于流速测量的装置，包括检测器、固定器以及振动弦‑梁体，振动弦‑梁体通过检测器、固定器安装在流体管道中，其中，所述振动弦‑梁体的一端通过固定器安装在流体管道沿宽度方向的一侧，所述振动弦‑梁体的另一端通过检测器和固定器安装在流体管道沿宽度方向的另一侧，或者所述振动弦‑梁体的一端通过检测器和固定器安装在流体管道的管壁上，所述振动弦‑梁体的另一端为自由端且延伸到流体管道的内部；本实用新型振动弦‑梁体采用弦‑梁结构或振动环，体积小，易加工，安装方便，成本低，能够根据不同的应用场景采用多种不同的结构组合形式，结构灵活，应用范围广泛。

Description

适用于流速测量的装置

技术领域

本实用新型涉及流速测量技术领域，具体地，涉及一种适用于流速测量的装置。

背景技术

流速检测是动力机械、化学化工等工程应用领域必不可少的一项基础技术需求。随着技术的不断发展，出现了较多的流速检测装置以及方法，但也存在着诸多的不足，目前的机械式的流速检测方法，存在着体积较大和安装不方便的问题；而简易式的流速计则存在精度不够高的问题。

专利文献CN207923925U公开了一种管道流速测量装置，涉及测量技术领域。该管道流速测量装置，包括外壳，所述外壳的顶部从左往右依次固定连接有第一机箱和第二机箱，所述第一机箱的内腔设置有第一发电机，所述第一发电机的输出轴通过联轴器固定连接有第一转轴，所述第一转轴的底端贯穿外壳并延伸至外壳的底部，所述第一转轴的表面且位于外壳的内腔套设有第一水轮，所述第二机箱的内腔固定连接有第二发电机，但该设计安装不方便，结构复杂。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种适用于流速测量的装置。

根据本实用新型提供的一种适用于流速测量的装置，包括检测器2、固定器4以及振动弦-梁体5；

所述振动弦-梁体5通过检测器2、固定器4安装在流体管道1中，包括如下任一种形式：

-所述振动弦-梁体5的一端通过固定器4安装在流体管道1沿宽度方向的一侧，所述振动弦-梁体5的另一端通过检测器2和固定器4安装在流体管道1沿宽度方向的另一侧；

-所述振动弦-梁体5的一端通过检测器2和固定器4安装在流体管道1的管壁上，所述振动弦-梁体5的另一端为自由端且延伸到流体管道1的内部。

优选地，所述检测器2包括如下任一个或任多个部件：

-磁电式感应器；

-压阻式感应器；

-压电式感应器。

优选地，所述磁电式感应器采用块体两端机械约束结构形式或层叠式结构形式。

优选地，当采用块体两端机械约束结构形式时，所述磁电式感应器包括机械约束外壳21、磁致伸缩组件22以及压电组件23，所述磁致伸缩组件22、压电组件23依次安装在机械约束外壳21中。

优选地，当采用层叠式结构形式时，所述磁电式感应器包括磁致伸缩组件22、压电组件23以及胶水粘结层24，所述压电组件23通过胶水粘结层24安装在磁致伸缩组件22上。

优选地，所述磁致伸缩组件22包括巨磁致伸缩材料Terfenol-D感应器、金属玻璃Metglas感应器、铁氧体感应器中的任一种或任多种组合。

优选地，所述振动弦-梁体5采用振动弦、振动梁或振动环。

优选地，所述压电组件23采用压电陶瓷PZT组件、石英晶体组件、压电薄膜PVDF组件中的任一种组件或任多种组件的组合。

根据本实用新型提供的一种适用于流速测量的装置，包括检测器2、固定器4以及振动弦-梁体5；

所述振动弦-梁体5通过检测器2、固定器4安装在流体管道1中，包括如下任一种形式：

-所述振动弦-梁体5的一端通过固定器4安装在流体管道1沿宽度方向的一侧，所述振动弦-梁体5的另一端通过检测器2和固定器4安装在流体管道1沿宽度方向的另一侧；

-所述振动弦-梁体5的一端通过检测器2和固定器4安装在流体管道1的管壁上，所述振动弦-梁体5的另一端为自由端且延伸到流体管道1的内部；

所述检测器2包括如下任一个或任多个部件：

-磁电式感应器；

-压阻式感应器；

-压电式感应器；

所述磁电式感应器采用块体两端机械约束结构形式或层叠式结构形式；

当采用块体两端机械约束结构形式时，所述磁电式感应器包括机械约束外壳21、磁致伸缩组件22以及压电组件23，所述磁致伸缩组件22、压电组件23依次安装在机械约束外壳21中；

当采用层叠式结构形式时，所述磁电式感应器包括磁致伸缩组件22、压电组件23以及胶水粘结层24，所述压电组件23通过胶水粘结层24安装在磁致伸缩组件22上；

所述磁致伸缩组件22包括巨磁致伸缩材料Terfenol-D感应器、金属玻璃Metglas感应器、铁氧体感应器中的任一种或任多种组合；

所述压电组件23采用压电陶瓷PZT组件、石英晶体组件、压电薄膜PVDF组件中的任一种组件或任多种组件的组合；

所述振动弦-梁体5采用振动弦、振动梁或振动环。

根据本实用新型提供的一种适用于流速测量的装置，包括检测器2，所述检测器2安装在流体管道1上并与流体管道1中的流体接触；

所述检测器2包括霍尔传感器、磁电式感应器、静电式感应器中的任一种感应器或任多种感应器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型中振动弦-梁体采用弦-梁结构体积小，易加工，安装方便，成本低。

2、振动弦-梁结构使得本实用新型能够根据不同的应用场景采用多种不同的结构组合形式，结构灵活，应用范围广泛。

3、磁电式检测器2精度高，解决了现有技术中检测结果不准确的缺陷。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的结构示意图；

图3为本实用新型实施例3的结构示意图；

图4为振动环的结构示意图；

图5为本实用新型实施例4的结构示意图；

图6为磁电式感应器采用块体两端机械约束时的结构示意图；

图7为磁电式感应器采用层叠式时的结构示意图。

图中示出：

流体管道1 检测器2 固定器4

振动弦-梁体5 机械约束外壳21 磁致伸缩组件22

压电组件23 胶水粘结层24

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

本发明提供了一种适用于流速测量的装置，其中能够通过不同部件的设置完成流速的检测；包括检测器2、固定器4以及振动弦-梁体5；所述振动弦-梁体5通过检测器2、固定器4安装在流体管道1中，振动弦-梁体5的固定形式可以为所述振动弦-梁体5的一端通过固定器4安装在流体管道1沿宽度方向的一侧，所述振动弦-梁体5的另一端通过检测器2和固定器4安装在流体管道1沿宽度方向的另一侧；也可以是所述振动弦-梁体5的一端通过检测器2和固定器4安装在流体管道1的管壁上，所述振动弦-梁体5的另一端为自由端且延伸到流体管道1的内部。

优选地，所述检测器2采用磁电式感应器、压阻式感应器和/或压电式感应器，其中，所述磁电式感应器采用块体两端机械约束结构形式或层叠式结构形式。

进一步地，当磁电式感应器采用块体两端机械约束结构形式时，如图6所示，所述磁电式感应器包括机械约束外壳21、磁致伸缩组件22以及压电组件23，所述磁致伸缩组件22、压电组件23依次安装在机械约束外壳21中，磁致伸缩组件22采用磁致伸缩材料制作，压电组件23采用压电材料制成；当磁电式感应器采用层叠式结构形式时，如图7所示，所述磁电式感应器包括磁致伸缩组件22、压电组件23以及胶水粘结层24，所述压电组件23通过胶水粘结层24安装在磁致伸缩组件22上。

具体地，所述磁致伸缩组件22包括巨磁致伸缩材料Terfenol-D感应器、金属玻璃Metglas感应器、铁氧体感应器中的任一种或任多种组合；其中，巨磁致伸缩材料Terfenol-D感应器采用巨磁致伸缩材料Terfenol-D材料制成，金属玻璃Metglas感应器采用金属玻璃Metglas材料制成，铁氧体感应器采用铁氧体材料制成。

进一步地，磁电感应器的工作原理在于，作用于磁致伸缩/压电复合磁电材料上的压力可改变材料的性质，从而产生与压力相对应的电信号或磁电材料的固有频率发生变化。

优选地，所述压电组件23采用压电陶瓷PZT组件、石英晶体组件、压电薄膜PVDF组件中的任一种组件或任多种组件的组合；其中，压电组件23采用压电陶瓷PZT材料，石英晶体组件采用石英晶体材料，压电薄膜PVDF组件采用压电薄膜PVDF材料。

具体地，所述振动弦-梁体5包括多种结构形式，例如采用振动弦，再例如振动梁；又例如，如图4所示，振动环。

本发明还提供了一种适用于流速测量的装置，包括检测器2，所述检测器2安装在流体管道1上并与流体管道1中的流体接触，通过流动流体自身的质量以及波动产生的压力F(v)作用于检测器2从而实现流体流速的检测。

具体地，所述检测器2包括霍尔传感器、磁电式感应器、静电式感应器中的任一种感应器或任多种感应器。

实施例1

本实用新型提供的一种适用于流速测量的装置，如图1所示，包括检测器2、固定器4以及振动弦-梁体5，其中本实施例中的振动弦-梁体5采用振动弦；所述振动弦-梁体5通过检测器2、固定器4安装在流体管道1中，其中，所述振动弦-梁体5的一端通过固定器4安装在流体管道1沿宽度方向的一侧，所述振动弦-梁体5的另一端通过检测器2和固定器4安装在流体管道1沿宽度方向的另一侧。

具体地，在振动弦-梁体5受到流体流动冲击发生形变时会产生变化的信号，不同流速的流体对振动弦-梁体5的施力不同，流速越大振动弦-梁体5的形变越大，通过检测器2采集到形变的输出信号不同，检测器2将采集到的信号转化为流速的信号从而完成流速的检测。

具体地，如图1所示，所述的检测器2为磁电检测器2，当振动弦-梁体5由于流体流动速度v的作用发生形变，该形变引起作用于磁电检测器2上的压力F(v)变化，最终在磁电检测器2上产生与流体流速相关的电信号V(v)，因此本实用新型适用于流体流速或流量检测。当液体不流动时，该实用新型还可用于进行液位高度检测，通过磁电检测器2进行高频振动，不同液位情况下振动弦所受阻力不同，从而振动弦振动响应不同，最终在检测体产生的电信号不同，进而检测液位高度。

实施例2

实施例2为实施例1的变化例，本实施例在实施例1的基础上提供了一种适用于流速测量的装置，如图2所示，所述振动弦-梁体5采用振动梁，所述振动弦-梁体5的一端通过检测器2和固定器4安装在流体管道1的管壁上，所述振动弦-梁体5的另一端为自由端且延伸到流体管道1的内部。

进一步地，流动流体引起振动梁变形，产生的F(v)作用于磁电检测器2上，最终产生检测电信号V(v)。

实施例3

实施例3为实施例1的变化例，本实施例在实施例1的基础上提供了一种适用于流速测量的装置，如图3、图4所示，所述振动弦-梁体5采用振动环嵌于管道内壁。

进一步地，流动流体引起振动环变形，产生的F(v)作用于磁电检测器2上，最终产生检测电信号V(v)。

实施例4

实施例4提供了一种适用于流速测量的装置，如图5所示，通过流动流体自身的质量以及波动产生的压力F(v)作用于磁电检测器2上，产生检测电信号V(v)。

应该指出的是，所述检测器2通过检测电、磁、电磁或光电信号获得相应的变化量，从而实现流体流速的测量。

以安装有振动弦-梁体5且振动弦-梁体5采用振动弦为例，本实用新型的工作原理如下：

当流体流动时，会引起振动弦-梁体5的振动，振动弦-梁体5的振动进一步引起振动弦-梁体5轴向力F(v)的变化或振动频率变化，磁电式或压阻式检测器2可检测轴向力的变化量，产生相应的电信号V(v)，最终得到待检测的流速v。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种适用于流速测量的装置，其特征在于，包括检测器(2)、固定器(4)以及振动弦-梁体(5)；

所述振动弦-梁体(5)通过检测器(2)、固定器(4)安装在流体管道(1)中，包括如下任一种形式：

-所述振动弦-梁体(5)的一端通过固定器(4)安装在流体管道(1)沿宽度方向的一侧，所述振动弦-梁体(5)的另一端通过检测器(2)和固定器(4)安装在流体管道(1)沿宽度方向的另一侧；

-所述振动弦-梁体(5)的一端通过检测器(2)和固定器(4)安装在流体管道(1)的管壁上，所述振动弦-梁体(5)的另一端为自由端且延伸到流体管道(1)的内部。

2.根据权利要求1所述的适用于流速测量的装置，其特征在于，所述检测器(2)包括如下任一个或任多个部件：

-磁电式感应器；

-压阻式感应器；

-压电式感应器。

3.根据权利要求2所述的适用于流速测量的装置，其特征在于，所述磁电式感应器采用块体两端机械约束结构形式或层叠式结构形式。

4.根据权利要求3所述的适用于流速测量的装置，其特征在于，当采用块体两端机械约束结构形式时，所述磁电式感应器包括机械约束外壳(21)、磁致伸缩组件(22)以及压电组件(23)，所述磁致伸缩组件(22)、压电组件(23)依次安装在机械约束外壳(21)中。

5.根据权利要求3所述的适用于流速测量的装置，其特征在于，当采用层叠式结构形式时，所述磁电式感应器包括磁致伸缩组件(22)、压电组件(23)以及胶水粘结层(24)，所述压电组件(23)通过胶水粘结层(24)安装在磁致伸缩组件(22)上。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的适用于流速测量的装置，其特征在于，所述磁致伸缩组件(22)包括巨磁致伸缩材料Terfenol-D感应器、金属玻璃Metglas感应器、铁氧体感应器中的任一种或任多种组合。

7.根据权利要求1所述的适用于流速测量的装置，其特征在于，所述振动弦-梁体(5)采用振动弦、振动梁或振动环。

8.根据权利要求4所述的适用于流速测量的装置，其特征在于，所述压电组件(23)采用压电陶瓷PZT组件、石英晶体组件、压电薄膜PVDF组件中的任一种组件或任多种组件的组合。

9.一种适用于流速测量的装置，其特征在于，包括检测器(2)、固定器(4)以及振动弦-梁体(5)；

所述振动弦-梁体(5)通过检测器(2)、固定器(4)安装在流体管道(1)中，包括如下任一种形式：

-所述振动弦-梁体(5)的一端通过固定器(4)安装在流体管道(1)沿宽度方向的一侧，所述振动弦-梁体(5)的另一端通过检测器(2)和固定器(4)安装在流体管道(1)沿宽度方向的另一侧；

-所述振动弦-梁体(5)的一端通过检测器(2)和固定器(4)安装在流体管道(1)的管壁上，所述振动弦-梁体(5)的另一端为自由端且延伸到流体管道(1)的内部；

所述检测器(2)包括如下任一个或任多个部件：

-磁电式感应器；

-压阻式感应器；

-压电式感应器；

所述磁电式感应器采用块体两端机械约束结构形式或层叠式结构形式；

当采用块体两端机械约束结构形式时，所述磁电式感应器包括机械约束外壳(21)、磁致伸缩组件(22)以及压电组件(23)，所述磁致伸缩组件(22)、压电组件(23)依次安装在机械约束外壳(21)中；

当采用层叠式结构形式时，所述磁电式感应器包括磁致伸缩组件(22)、压电组件(23)以及胶水粘结层(24)，所述压电组件(23)通过胶水粘结层(24)安装在磁致伸缩组件(22)上；

所述磁致伸缩组件(22)包括巨磁致伸缩材料Terfenol-D感应器、金属玻璃Metglas感应器、铁氧体感应器中的任一种或任多种组合；

所述压电组件(23)采用压电陶瓷PZT组件、石英晶体组件、压电薄膜PVDF组件中的任一种组件或任多种组件的组合；

所述振动弦-梁体(5)采用振动弦、振动梁或振动环。

10.一种适用于流速测量的装置，其特征在于，包括检测器(2)，所述检测器(2)安装在流体管道(1)上并与流体管道(1)中的流体接触；

所述检测器(2)包括霍尔传感器、磁电式感应器、静电式感应器中的任一种感应器或任多种感应器。

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