CN85103658A - 检测流量和测定流速的装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

一流量计，包括壳体7，7装有可旋转的叶片2，2弹性连接在片簧3上，3上装有应变片压力传感器14。传感器14的输出信号送到一补偿组件，至少部分地补偿流质施加在节流/阻流系统1上的力。系统1包括部件2和3。

Description

本发明是关于在非旋转系统中检测介质的流量和/或测定其流速的装置及其测量方法。

流质可为气体、液体或可能存在的任何一种流质。

本发明可广泛应用于工业、农业、气象和供水管理以及有关上述领域的科研活动。事实上，凡是在需要检测某种介质流动的地方，无论是为了防止介质的流动或是为了确保其供给，以及凡是需要测定或测量流质流速的地方，均可利用本发明。

在测定流速方面已有许多解决办法。其中有一类解决办法中使用了应用旋转部件的流速检测仪，该旋转部件可为桨状结构或为旋转叶片结构，因受介质流动的作用而旋转，其转数（每分钟转数）与流速成正比。在另一类的解决方式中，检测仪由一个可沿与流向相垂直的水平轴移位的压力板构成。该压力板面向流质的表面受到节流压力的作用，这个力克服一定的重力或其它回复力使压力板移位。

检测仪的移位或位置可通过机械手段传至显示仪表或者形成气压信号或电信号，该信号可直接测定或经过适当处理而测定。

匈牙利公布的T/25356号专利申请中公开了一种属于压力板式的解决方法。该装置包括一个延伸到流质中的节流部件，节流部件的平面与流向相垂直并被固定在支撑装置的一端，支撑装置的另一端有一个应变片压力传感器固定在一个可弹性变形的元件的外表面。

GB-PS    1，434，165中公开的装置基于同样的原理并包括一个固定在一弹性支撑件上的节流元件，该弹性支撑部件安装在输流管道的一个封闭的横向支路中。

在按照HU-PS/173，784的装置中，有一受流质作用的装置，该装置装有可移动支承的叶片，叶片可方便地沿相互平行或同轴方向移动。有一个相应的构件阻碍但不阻止叶片在流质作用下的移位。

所有这些已为人所知的装置都或多或少具有结构复杂的特点，因此容易出故障或损坏，尤其是在困难的工作情况下更是如此。因此这些装置均不太适于长期可靠、连续地用来进行测量。已知的检测仪由预定数目的节流或阻流部件构成，在只有一个节流或阻流部件的特定情况下，只能完成部分测量。测量的灵敏度尤其是在流速低的情况下不是很理想。

本发明所述装置的结构旨在消除传统结构中的不利性能，提供一种结构较为简单，测量灵敏度大为增高的流量检测仪表，该检测仪表可在范围较广的工作条件下甚至在困难的情况下可靠、无故障地工作，该检测仪还将旋转部件和压力板式的工作原理结合起来以检测介质的流量和/或测量其流速。

所以，本发明在于检测介质流量和/或测定其流速的装置，它包括一个可在介质的作用下移位的静止节流系统，用来检测节流系统所受的力并提供输出信号的传感器装置，必要时还可包括将传感器的输出信号放大和/或传递和/或显示和/或进行记录的组件。

按照本发明的装置有下列特点，它有一个外壳，壳内的空间部分地或全部与流质相隔离，节流（或阻流）部件固定在节流系统中并适宜地装配在壳内空间的外侧，以便与同流向相一致的轴对称。另外，本发明的装置还包括一个固定节流（或阻流）部件的弹性支座和/或一个全部地或部分地补偿作用于节流（或阻流）部件上的力的补偿组件。

其优越处在于：节流（或阻流）部件以密封方式与壳内空间相连，为了调节该装置的灵敏度，节流（或阻流）部件的平面相对于流向是可调的。

其方便处在于：弹性支座由延伸在节流（或阻流）部件和节流系统之间的片簧组成，平衡轴安装在片簧的平面上。

在本装置的另一实施例中，该装置的补偿部分是一弹性机构和/或一重量机构和/或一电磁装置。

检测传感器和/或补偿部分可恰当地装配在壳内空间中，必要时还可以电绝缘的方式安装。

本发明包括一种应用-平衡的，非旋转式节流/阻流系统检测介质流量和/或测量流速的方法。该方法的特点在于通过测量与平衡轴相垂直的流质的节流/或阻流作用力的分力所产生的扭矩得到测量结果，或通过测量扭矩所导致的（可能具有弹性）的变形而得出结果。

本发明所提出的解决办法基于下列发现，即以旋转部件式和压力板式装置的结合并带有一种可在流质作用下移位的平衡静止节流系统为基础的装置既有两种原方式各自的优越性，还有其它优越性。本发明所述的解决办法提高了测量的灵敏度，这一优越性在流速非常低的情况下显得尤为突出。另外，量程也有所扩大，甚至可达1∶100。节流或阻流系统的节流或阻流部件的数目和尺寸可以按照需要而制作。

就该装置而论，节流或阻流系统的移位很难测出，而且若使用一补偿组件则其位移实际上可完全消除，也就是说，实际上该装置使用了一个静止的节流/阻流系统，人们只需测量流动介质的节流/阻流作用力造成的与平衡轴成直角的分扭矩或该扭矩造成的（可为弹性的）形变。另外，该装置相对于其它方向的节流分力而言是一刚性装置，因此实际上不存在可能影响测量的其它形变。假定节流/阻流系统的平衡轴偏离了流向15°-20°，测量中的偏差或误差只有2-3%，也就是说，完全在常用测量仪器的误差范围之内。

本发明装置的适当选用的实施例可用于地下采矿，用来检测气流，连续测量空气流速的瞬时值，以及用来在特定情况下从地面上遥测记录这些数值。下面参考附图并通过纯举例的方式对该实施例做更详尽的描述。

图1是本装置的纵剖面图。

图2是沿Ⅱ-Ⅱ线所示的平面取出的横截面。

根据图1和图2所示，本装置有一个节流系统1，带有四个节流（或阻流）部件2，这些部件由片簧构成的弹性连接件3连接在节流系统1的底板5上。片簧的平面安装在其与各自的应变片传感器相连接的连接处附近。这些传感器装配在适当的电路中，共同组成了本装置的检测信号输出部分14。弹性支架3，片簧底板5以及检测信号输出部分14，全部密封装配在壳体7的内部空间8中，图1中有不到。节流系统1的底板5与壳体7刚性连接。壳体7经中间部件10与本装置的外壳11相连，以使本装置得以刚性悬浮在所需的高度，例如在矿井巷道中，并取与流向相一致的方向。本装置还有一个气流导板12装配在包括节流（或阻流）部件2的节流系统1一边，在其相对的另一边另有一个气流导板13用于那个方向的测量。

在所示实施例中，该节流系统1中的平衡轴9与整个装置中节流系统1的对称轴相一致。

由应变片压力传感器组成的输出部分14与图中未示出的记录组件相连接，记录组件包括一放大器，信号传送器，显示器并可能包括一信号处理部分。

上述装置有下列作用：

流质，例如空气，撞击节流（或阻流）部件2，撞击的结果使气流方向改变，流动空气的冲力也发生改变，气流的撞击对节流（或阻流）部件2产生了与流动方向一致的作用力。作用力的一个分力与平衡轴9平行并将一定量的扭矩传至节流（或阻流）系统1。其余的分作用力并不会使弹性支架3产生干扰变形。

由于扭矩的作用，使片簧产生弹性变形，而这一形变又使输出部分14产生了相应的输出信号。

检测输出装置14的输出信号传入适当增益的放大器中，放大器将信号放大到所需的程度。该信号可在任何所需的显示器上显现，进行模拟显示或数字显示，也可输入记录装置中。相应放大后的信号也可被传至很远的距离之外，以供进行其它数据或信号处理。例如信号可输入遥控系统和/或由计算机进行处理。在图示例中未示出补偿器。

关于附图中未示出的补偿器的纯举例性的实施例讲解如下：

在一定情况下，补偿器可为一个连接在节流/阻流系统1上的移动线圈。由于节流/阻流系统1承受扭矩的结果，该移动线圈也力图转动。通过适当的检测仪，例如一个装有发光二极管、光电晶体管和光敏电阻等的光学检测仪，可产生一个输出信号，该信号在所需角度范围内是角位移的一个单调连续函数。该输出信号随后被送入适当的高增益电子放大器中，该放大器的输出为电流源型。如果将输出电流以适当的相位输入移动线圈，则移动线圈承受的作用力会使移动线圈沿着节流/阻流系统1承受的扭矩的相反方向移动，这种方法可使移动角动的程度很小以至于实际上可将其看作静止不动。在这种情况下，可以方便地将电流或与之成比例的电压值作为输出信号，并将其施加在移动线圈上。

本发明提出的解决办法的主要优点综述如下：

1.该装置的测量灵敏度和跟踪信号的能力要优于相同用途的传统装置。

2.节流/阻流部件的平衡性使驱动或起动的临界值变低。

3.实际上本装置只装有固定部件，结构简单，因此其生产成本，使用和维修费用低廉。

4.本装置可广泛应用，甚至可在困难的工作条件下应用，并可连续工作，几乎不需任何维修，而且工作可靠。

5.本解决办法适于追踪流速非常低时流量的变化。例如，本装置适用于检测所需要的或任何意外的气流并适于在工作场所，阶梯教室和会议厅，在空调场所、冷藏库、贮藏器以及工农业用途的不同场合调节气流。

6.本发明所述装置及测量方法可进一步用来测量流动情况并测定河流及其它大水量的流速分布情况。同时还可用于特别低的垂直流速中，例如用于水的自动静化程序之中。

Claims (7)

1、检测介质流动和/或测定其流速的装置，该装置包括一可在流质的作用下移位的静止节流/阻流系统、检测节流/阻流系统承受的作用力的信号传感器、一个非必备的用于放大和/或传递和/或显示和/或处理传感器的信号的记录组件；该装置的特点为它包括内部空间(8)全部或部分地与流质隔离的一壳体(7)，平衡装置在一个与流向一致的轴(9)上的节流/阻流部件(2)，该节流/阻流部件(2)固定在节流/阻流系统(1)上并适宜地安装在内部空间(8)的外侧，另外还包括一个弹性支架(3)和/或一个全部或部分补偿节流/阻流部件(2)承受的作用力的补偿组件。

2、按照权利要求1所述的装置，其特点在于其节流/阻流部件（2）与内部空间（8）密封连接。

3、按照权利要求1或2所述的装置，其特点在于弹性支架（3）在节流/阻流部件（2）和节流系统（1）的底板（5）之间装有片簧，平衡轴（9）装在片簧的平面上。

4、按照权利要求1至3中任何一项所述的装置，其特点在于补偿组件是一个弹簧机构和/或重量机构和/或一个电磁装置。

5、按照权利要求1至4中任何一项所述的装置，其特点在于检测传感器（14）和/或补偿组件安装在内部空间（8）中，必要时以电绝缘的方式安装。

6、按照权利要求1至5中任何一项所述的装置，其特点在于节流/阻流部件的平面可相对于流向作调整。

7、根据权利要求1至6中任何一项所述的装置，用一平衡的、非旋转系统检测介质的流量和/或测定流速的方法，其特点在于测量垂直于平衡轴的流质的节流/阻流作用力的分量的扭矩或测量该扭矩造成的（可能是弹性的）形变。

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