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专利名称：热式质量流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及管道中气体流量计量仪器，具体涉及一种热式质量流
背景技术：
流量计传感器计量的原理是在管壁外设置热源，利用气体流动的 传热传质关系，测量热源上被气体分子带走的热量，从而得到对应流
过的气体分子质量。所用传感器为MEMS芯片，它是在微米级硅芯 片上集成了机械和电子的传感和控制功能。
现有流量计传感器计量方法采用的传感器只用了单个MEMS 芯片，基本结构如图1所示，有一个加热元件Rr和一个测温元件Rh， 这两个元件都是由热敏电阻组成；在实际使用中由外部电路(电阻 Rl、 R2和比较器A)组成恒温差电路，保证加热元件Rr和测温元件 Rh上的温度差值恒定，然后测量加热元件上的功率耗散，即单位时 间内气体带走的热量，来测量流过的气体质量，其简化电路图如图2 所示。在测量的时候气体的气质，温度，压力等各种因素会对气体的 传热系数产生影响，从而影响同流量下加热元件上功率的耗散，即零 点发生漂移，造成了计量的不准确性，因此需要对不同气质，温度， 压力进行大量补偿。

发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术存在的不足，提供一种热式质量流量计，使其能实时测量功率零点，有效排除零点对测量引起的误 差，从而提高流量计的精度。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案热式质量流量计， 包括测量管、传感器安装杆和传感器，所述传感器由一个加热元件和 一个测温元件组成，与外部恒温差电路相连，其特征是所述传感器安 装杆固定在测量管的侧壁上，其下端深入到测量管内，在传感器安装 杆下端面朝被测量气体流动方向设置一个测量用传感器，在传感器安 装杆中设有一个空腔，在该空腔侧壁上设有一个与测量管内相连通的 导气孔，该空腔内安装一个参考用传感器，测量用传感器和参考用传 感器通过开关与一个外部恒温差电路相连。
在上述方案中，所述测量管最好为文丘里测量管，所述传感器安 装杆下端深入到文丘里测量管喉部，所述导气孔与文丘里测量管的喉 部相联通。
在上述方案中，所述传感器为MEMS芯片。
在上述方案中，所述导气孔最好位于传感器安装杆的背气方向。 在上述方案中，所述开关优选模拟开关。
本发明选用两个性能相近的MEMS芯片a、 b， 一个作为测量使
用，测量方法与上述背景技术相同，另一个作为参考零点使用。如图 3所示，实际测量的时候，先把外部恒温差电路切换到芯片b，使参 考芯片b工作，测量空腔里面气体的功率耗散P0，作为此时外部气 体测量的功率零点，然后把恒温差电路切换到芯片a，使芯片a开始 工作，它测量的功率值P1与功率零点P0的差值A-P1-P0，即为气体带走的功率(能量)值。在此过程中，两个芯片共用一个外部恒温差 电路，排除了外部电路不一致对测量造成的可能影响，同时整个零点 测量的过程只有几秒钟，这段时间内的流量会按照零点测量前的流速 来计算，不会对整个计量结果造成影响；最后可以由二次仪表的软件 来设定测量零点的间隔时间，根据实际情况来设定时间。
本发明结构简单，使用方便，能有效排除零点对测量引起的误差， 从而提高流量计的测量精度，特别适合于管道天然气流量的测量。


图1传感器芯片结构图
图2恒温差简化电路图
图3双芯片工作电路示意图
图4传感器安装杆主视图。
图5是图4的剖视图。
图6是图4的右视图。
图7是本发明结构示意图。
具体实施例方式
本发明包括文丘里测量管l、传感器安装杆2和传感器a、 b，所 述传感器由一个加热元件Rr和一个测温元件Rh组成MEMS芯片(见 图1 )。所述传感器a、 b安装在传感器PCB板4上，所述传感器PCB 板4设置在传感器安装杆2内，传感器安装杆2固定在文丘里测量管 l的侧壁上，其下端深入到文丘里测量管的喉部，测量用传感器a位 于传感器安装杆下端面朝被测量气体流动方向，在传感器安装杆2中设有一个空腔，在该空腔侧壁上设有一个与文丘里测量管1的喉部相
连通的导气孔5，导气孔位于传感器安装杆的背气方向。参考用传感 器b安装在该空腔内，测量用传感器a和参考用传感器b通过开关k 与同一个外部恒温差电路相连。外部恒温差电路由电阻R1、 R2和比 较器A组成。
测量用传感器a做测量，参考用传感器b做参考，2个传感器a、 b的加热元件Rrl、 Rr2电阻值相近，温度变化系数(欧姆/摄示度) 相同，测温元件Rhl、 Rh2电阻值相近，温度变化系数相同；测量用 传感器a位于文丘里测量管l中心位置，表面与气体方向平行，参考 用传感器b处在一个空腔中，只有一个导气孔5与被测量气体相连通， 进行气体热交换，由于导气孔5在传感器安装杆的背气方向，当气体 流动的时候，由于传感器安装杆的阻挡作用，导气孔5位置的流速为 0，空腔内外的压力相同，不存在气流，只有内外气体热交换，使得 空腔内外的温度趋于一致，从而任何情况下都能真实反应被测量气体 的静态状况。
测量得到的功率信号A-P1-P0在二次仪表3中转换成气体质 量，以及天然气标况体积流量。
本发明所述的测量管还可以采用圆管、方管等其他异型管，安 装在被测量气体的管道中。
权利要求
1、热式质量流量计，包括测量管、传感器安装杆和传感器，所述传感器由一个加热元件和一个测温元件组成，与外部恒温差电路相连，其特征是所述传感器安装杆固定在测量管的侧壁上，其下端深入到测量管内，在传感器安装杆下端面朝被测量气体流动方向设置一个测量用传感器，在传感器安装杆中设有一个空腔，在该空腔侧壁上设有一个与测量管相连通的导气孔，该空腔内安装一个参考用传感器，测量用传感器和参考用传感器通过开关与一个外部恒温差电路相连。
2、 根据权利要求1所述的热式质量流量计，其特征是所述测量 管为文丘里测量管，所述传感器安装杆下端深入到文丘里测量管喉 部，所述导气孔与文丘里测量管的喉部相联通。
3、 根据权利要求1或2所述的热式质量流量计，其特征是所述 传感器为MEMS芯片。
4、 根据权利要求1或2所述的热式质量流量计，其特征是所述 导气孔位于传感器安装杆的背气方向。
5、 根据权利要求1或2所述的热式质量流量计，其特征是所述 开关为模拟开关。
全文摘要
本发明涉及热式质量流量计，包括测量管、传感器安装杆和传感器，所述传感器由一个加热元件和一个测温元件组成，与外部恒温差电路相连，其特征是所述传感器安装杆固定在测量管的侧壁上，其下端深入到测量管内，在传感器安装杆下端面朝被测量气体流动方向设置一个测量用传感器，在传感器安装杆中设有一个空腔，在该空腔侧壁上设有一个与测量管内相连通的导气孔，该空腔内安装一个参考用传感器，测量用传感器和参考用传感器通过开关与一个外部恒温差电路相连。本发明结构简单，使用方便，能有效排除零点对测量引起的误差，从而提高流量计的测量精度，特别适合于管道天然气流量的测量。
文档编号G01F1/86GK101403630SQ20081019736
公开日2009年4月8日 申请日期2008年10月23日 优先权日2008年10月23日
发明者张金龙, 昆 李, 俊 江 申请人:武汉恒翔微机电有限公司