CN2187781Y - 智能电子皂膜式流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可用于气体流量的测量或 对其它气体流量仪表的校准的智能电子皂膜式流量 计，包括皂膜管，其特征是在皂膜管的外表面设置有 二至四组传感器，每组传感器之间有一定距离，每个 传感器与管壁之间应有一条防止其它光线干扰的狭 缝，传感器通过前置电路与微机控制电路相连。该流 量计具有计量准确，操作简便，便于携带，皂膜管的体 积可减小等优点。

Description

本实用新型是一种用于气体流量测量或对其它气体流量仪表进行校准的皂膜式流量仪表，可广泛地应用于计量、环保、卫生防疫、工矿企业和实验室等部门中气体流量的测量和其它气体流量仪表的校准。

目前，我国的皂膜式流量校准装置（国家二级标准），都是通过人工手动按秒表的方法来测量皂膜通过皂膜管下、上两刻度线之间的时间，由于人的肉眼两次参入观察判断，配合两次手动按秒表的人工计时（启动和停止计时）。一般经过专门培训的计量员的计时误差为0.2秒左右，而且为提高测量精度，必须加长或加粗皂膜管，使每次计时时间要超过30秒钟，再经过人工查表，计算出实际流量值或换算成标准状态，参比状态下流量值。这套装置体积大，即不便于携带，也不便于一般人员操作，而且精度不高（一般只有1％）。使用这套装置效率低，往往给气体流量的精确测量或对其它流量仪表的校准带来许多不便。

本实用新型的目的在于提供一种体积小，光、机、电一体化，便于携带，便于一般人员都能操作，直接显示测量结果，精度较高，效率较高的仪器，便于气体流量的精确测量或对其它气体流量仪表的校准。

为达到上述目的，本实用新型技术方案是将光电传感技术和微计算机技术应用于皂膜式流量计，其特征在于皂膜管（1）的管壁的外表面设置二至四组传感器（5）、（6），每组传感器之间有一定距离，每个传感器与管壁之间应有一条防止其它光线干扰的狭缝（3）、（4），传感器（5）、（6）分别通过前置电路与微机控制电路相连。

本实用新型为提高计时精度，采用光电传感器，并且使光线只通过狭缝对皂膜管中的皂膜进行传感，代替了人的肉眼的两次观察，将传感器的信号通过前置电路处理后，送单片微处理器，再结合支持其运行的监控程序来测量皂膜通过皂膜管下、上两狭缝容积间的时间，使计时误差达到微秒级，皂膜管的体积可减小，具有计量准确，便于携带等优点。

本实用新型电路部分设置键盘，供用户输入现场大气压、现场温度，修改有关参数，供用户使用需要，操作仪器，使其完成用户所需部分的功能。仪器面板上设计了操作及操作提示符表，与仪器显示器所显示的操作提示符相对应，使用户操作简便，一般人员都能操作。仪器将皂膜管、传感器、微机控制电路安装于一体，实现光、机、电一体化。

本实用新型编制了功能较完善的软件，主要完成仪器的自我诊断、监控、操作提示、查表、测量时间、计算、换算、显示、打印等功能，可自动查询不同温度下的水的饱和蒸气压，自动计算实际流量值或自动换算标准状态，参比状态下的流量值，大大提高了工作效率，减轻了劳动强度。

下面结合附图说明本实用新型的实施例。

图1为皂膜管及管外套的纵向剖视图；

图2为电路原理方框图；

图3为控制电路原理图。

本实施例采用设置内表面为圆型的整体结构的管外套的方式来固定传感器，传感器为两组，每组传感器对称地设置在皂膜管的两侧。每组传感器也可设置在皂膜管外壁的同侧，利用反射原理实现光电传感，对于特定的场合，传感器也可为二至四组。管外套也可为二至四个内表面为弧型的分体式结构，如环型圈等，但内表面及形成的狭缝须为黑色。

附图1中，皂膜管（1）为整体结构，对其的制作，可根据流量测量范围，将其容积在原国家二极标准的规格上缩小，若要更精密测量，可不缩小，外型可根据需要设计，只要不影响起膜，附图1中的皂膜管（1）只是其中的一种外型。管外套（2），用热胀冷缩系数在10^－6数量级以下的材料加工，如铝合金，塑料管等，管外套（2）内表面可装一层有摩擦力的弹性材料，如橡胶、硅胶等，但不能封住上、下线狭缝（3）、（4），为抗外部光线干扰，管外套（2）表面为黑色（关键是内壁为黑色）或用黑色材料加工（包括金属表面氧化发黑，喷、涂黑油柒、黑涂料）。下线狭缝（3）为皂膜管（1）下刻度线，上线狭缝（4）为皂膜管上刻度线，两狭缝均小于1毫米，为管外套（2）分体加工配合而成。下传感器（5）和上传感器（6），为光电传感器，可用红外光电传感器、光栅光电传感器，可见光光电传感器等。每组传感器包括一个发射器和一个接收器。两组传感器（5）、（6）分别固定在下、上线狭缝（3）、（4）之后（如附图1所示），让光线通过狭缝，并对皂膜管（1）中的皂膜传感信号，固定镙孔（7），可攻丝后，用标准的无头镙丝杆，前面填充摩擦力较大的弹性材料，将皂膜管（1）固定在管外套（2）中。

本实用新型的电路控制部分如图2、图3所示。

附图2的电路，其功能相当于一个计时、计算、显示、打印及其它功能的小型微机控制系统，单片微处理器（8），可用51系列或98系列的微处理器芯片，（如80C31，87C51等）。存贮器（9），可根据存贮容量大小选择存贮器类芯片（如27C64等），用地址锁存器（如74HC373等）接口，键盘（10）可用按钮或拔档开关排列组合。光电传感器（5）、（6）为图1中所述的传感器，前置电路（11）将光电传感器的信号处理后，送单片微处理器（8）（如80C31的INT0、INT1口或其它口）。作为启动或停止计时的信号，根据光电传感器的不同，可选用不同的前置电路，其中包括运算放大器（如OP07等）和高速比较器（如LM339等），以及外接阻容晶体管元件，I／O扩展及驱动电路（12）可采用CMOS工艺芯片（如81C55，82C55，74HC377等）用于I／O扩展电路，（如74HC244，74LS06等）用于驱动电路，显示器（13）可用数码管或液晶显示屏。打印机（14），可采用TP／μP系列微型打印机。

图3所示的具体电路中，I／O扩展及驱动电路（74HC377，74LS06）、存贮器（27C64）、打印机（TP／μP系列）、显示器（四位数码管）、键盘（8个按钮）与单片微处理器（80C31）的连接系专业公知技术常识，本文不再详述，在此仅描述光电连接关系，即光电传感器，前置电路与单片微处理器的连接关系，图3中，光电传感器为带狭缝的并有聚光功能的红外光电开关，每组光电传感器分为一个发射器和一个接收器，每个接收器分别通过电阻分压取样，取样信号送高速比较器LM339的正输入端，负输入端通过电位器取样比较，高速比较器输出分别接单片微处理器80C31的INT1、INT0口。且此前置电路专门与上述这类传感器匹配的。

利用本实用新型的仪器，可提高测量精度，减少人为误差，提高劳动效率，降低劳动强度，便于一般人员操作，便于气体流量的精确测量或对其它气体流量仪表的校准。

Claims (5)

1、一种智能电子皂膜式流量计，包括皂膜管(1)，其特征在于皂膜管(1)管壁的外表面设置有二至四组传感器(5)、(6)，每组传感器之间有一定距离，每个传感器与管壁之间应有一条防止其它光线干扰的狭缝(3)、(4)，传感器(5)、(6)分别通过前置电路与微机控制电路相连。

2、根据权利要求1所述的流量计，其特征在于传感器（5）、（6）为光电传感器，在皂膜管（1）的上、下各有一组传感器，每组传感器包括一个发射器和一个接收器，分别对称地安装在皂膜管（1）的两侧或者安装在皂膜管（1）的同一侧，在皂膜管外壁上套有管外套（2），管外套（2）的上、下各有条狭缝（3）、（4），传感器（5）、（6）分别安装在狭缝之后。

3、根据权利要求1、2所述的流量计，其特征在于固定传感器（5）、（6）和形成狭缝（3）、（4）的管外套（2）为内表面为圆型的整体结构或者由两至四个内表面为弧型分体结构。

4、根据权利要求1、2、3所述的流量计，其特征在于管外套（2）为黑色或其内壁狭缝（3）、（4）为黑色，为防止其它光线干扰。

5、根据权利要求1、2所述的流量计，其特征在于光电传感器（5）、（6）的传感信号分别通过前置电路（11）包括高速比较器等处理后，送微机控制电路包括单片微处理器（8），存贮器（9）、键盘（10）、I／O扩展及驱动电路（12）、显示器（13）、打印机（14）。

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