一种质量流量计
阅读：292发布：2020-05-16
专利汇可以提供一种质量流量计专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开一种 质量 流量计，可与一倾斜度 传感器 相结合,此倾斜度传感器可侦测出至少一部分质量流量计相对于至少一参考轴的倾斜 角 度，根据此侦测到的倾斜角度,指出流过此传感器的 流体 质量流速的质量流量计的输出 信号 ，能够获得补偿，以弥补任何与质量流量计被安装的定向有关之不准确；提供补偿的这些不准确，包括 热虹吸效应 与流体浮 力 效应；由补偿这些不准确,质量流量计可以用于任何定向上和非惯性环境上，提高使用便利性。，下面是一种质量流量计专利的具体信息内容。
1.一种质量流量计，具有流体入口及流体出口，其特征在于：包括热质量流传感器、倾斜度传感器、控制器和邻近的流体流动路径，所述热质量流传感器用于提供流体入口与流体出口之间流过的流体质量流速的第一电子信号，热质量流感应器具有流体式连接到流体入口的传感器入口部、流体式连接到流体出口的传感器出口部以及放置并流体式连接于传感器入口部与传感器出口部之间的传感器测量部；所述倾斜度传感器用于提供至少一第二电子信号，以提供传感器入口部、传感器出口部、以及传感器测量部中的至少之一相对于至少一参考轴的倾斜角度；所述控制器用于接收第一电子信号与第二电子信号，根据第二电子信号计算校正因子，且将校正因子施加于第一电子信号上以提供第三电子信号，所述第三电子信号用于提供流体入口与流体出口之间流过的流体之质量流速，以补偿至少一个传感器部相对于至少一参考轴的倾斜角度；所述邻近的流体流动路径，其具有放置在传感器入口部邻近且流体式地连接到流体入口的流动路径入口，以及放置在传感器出口部邻近且流体式地连接到流体出口的流动路径出口。
2.根据权利要求1所述的质量流量计，其特征在于：进一步包含放置在邻近的流体流动路径内的旁通管。
3.根据权利要求1所述的质量流量计，其特征在于：所述第三电子信号用于补偿热质量流传感器与邻近的流体流动通道之间的再循环。
4.根据权利要求1所述的质量流量计，其特征在于：所述第二电子信号用于提供传感器测量部相对于至少一参考轴的倾斜角度，且第三电子信号用以补偿热质量流传感器与邻近的流体流动路径之间的再循环。
一种质量流量计
技术领域
[0001] 本实用新型涉及流量计技术领域，特别是指一种质量流量计。
背景技术
[0002] 质量流量计在本技术领域中早为已知。而且，在本技术领域中，已知质量流量计的定向可能会影响其性能。例如，由于所谓再循环效应的现象，质量流量计的准确性可能从一个定向到另一个定向产生很明显的变化。虽然已经试图运用许多种不同的质量流量计的设计方式，以减轻再循环的影响，但是，一般来说，其减少的程度乃取决于将质量流量计安装并使用于被设计作为使用的特定定向。
[0003] 因此，有必要设计一种新的质量流量计，以解决上述技术问题。实用新型内容
[0004] 针对背景技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种质量流量计，可以用于任何定向上和非惯性环境上，提高使用便利性。
[0005] 本实用新型的技术方案是这样实现的：一种质量流量计，具有流体入口及流体出口，包括热质量流传感器、倾斜度传感器、控制器和邻近的流体流动路径，所述热质量流传感器用于提供流体入口与流体出口之间流过的流体质量流速的第一电子信号，热质量流感应器具有流体式连接到流体入口的传感器入口部、流体式连接到流体出口的传感器出口部以及放置并流体式连接于传感器入口部与传感器出口部之间的传感器测量部；所述倾斜度传感器用于提供至少一第二电子信号，以提供传感器入口部、传感器出口部、以及传感器测量部中的至少之一相对于至少一参考轴的倾斜角度；所述控制器用于接收第一电子信号与第二电子信号，根据第二电子信号计算校正因子，且将校正因子施加于第一电子信号上以提供第三电子信号，所述第三电子信号用于提供流体入口与流体出口之间流过的流体之质量流速，以补偿至少一个传感器部相对于至少一参考轴的倾斜角度；所述邻近的流体流动路径，其具有放置在传感器入口部邻近且流体式地连接到流体入口的流动路径入口，以及放置在传感器出口部邻近且流体式地连接到流体出口的流动路径出口。
[0006] 在上述技术方案中，进一步包含放置在邻近的流体流动路径内的旁通管。
[0007] 在上述技术方案中，所述第三电子信号用于补偿热质量流传感器与邻近的流体流动通道之间的再循环。
[0008] 在上述技术方案中，所述第二电子信号用于提供传感器测量部相对于至少一参考轴的倾斜角度，且第三电子信号用以补偿热质量流传感器与邻近的流体流动路径之间的再循环。
[0009] 本实用新型质量流量计，可与一倾斜度传感器相结合，此倾斜度传感器可侦测出至少一部分质量流量计相对于至少一参考轴的倾斜角度，根据此侦测到的倾斜角度，指出流过此传感器的流体质量流速之质量流量计的输出信号，能够获得补偿,以弥补任何与质量流量计被安装的定向有关之不准确；提供补偿的这些不准确，包括热虹吸效应与流体浮力效应。由补偿这些不准确，质量流量计可以用于任何定向上以及非惯性环境上，提高使用便利性。附图说明
[0010] 图1为依据本实用新型质量流量计的功能性框图；
[0011] 图2为补偿惯用方法流程图。
具体实施方式
[0012] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0013] 如图1所示，本实用新型所述的一种质量流量计300，包括一个具有流体入口320与流体出口330的底座310、一热质量流传感器346，以及一些相关的电子组件360。
[0014] 热质量流传感器346包括：一个传感器入口部346A，其流体式地连接到流体入口320上，以便容纳流体入口320所容纳的一部分处理流体；一传感器出口部346B，其流体式地连接到流体出口330；以及一传感器测量部346C，其周围放置有两个电阻线圈或绕组346D、
346E，且此传感器测量部系流体式地连接到传感器入口部与传感器出口部。质量流量计300可以包括一压力下降旁通管 (现有结构未图示)，在流体入口320处所容纳的流体的剩余部份流过旁通管，用于其中质量流量计被设计成用于较高流速的实施例中。
346E，且此传感器测量部系流体式地连接到传感器入口部与传感器出口部。质量流量计300可以包括一压力下降旁通管 (现有结构未图示)，在流体入口320处所容纳的流体的剩余部份流过旁通管，用于其中质量流量计被设计成用于较高流速的实施例中。
[0015] 控制电子组件360安装于印刷电路板365上，此印刷电路板可以被装附于热质量流传感器346、底座310，或两者之上。控制电子组件360包括：一些形式的控制器360A(例如，微处理器或数字信号处理器)；一些内存360B(例如， RAM、ROM、闪存、或其组合)，这些内存被连接到控制器上，且能够储存控制器所能执行及/或使用的数码及/或数据；以及，与热质量流传感器346相结合的一些电子组件360C。控制电子组件360能处理热质量流传感器346所提供代表着流经热质量流传感器的流体流速的电子信号，并且，提供一个代表流经质量流量计300的流体的质量流速的输出信号。
[0016] 一般来说，热质量流传感器346可以被封闭于一传感器壳体348内，此传感器壳体被装附于底座310上，以便将热质量流传感器346与周围环境隔离开来。传感器壳体348可以至少局部被一绝缘材质(未显示)所填满，例如绝缘泡棉或绝缘纤维，如此，限制在传感器壳体348内可能发生的对流总量，而且，可以将热质量流传感器346与周围环境进一步隔离开来。
[0017] 在控制电子组件360以及印刷电路板365与热质量流传感器346整合在一起以形成一个整体的质量流量计的情形下，可以将一第二壳体(未显示)装附至底座310上，以封闭热质量流传感器346、传感器壳体348、控制电子组件360，以及印刷电路板365，以用于诸如EMI/RFI遮蔽、安全因素、美观因素等用途上。不管如控制电子组件与印刷电路板等其他零件是否与热质量流传感器346 整合在一起，第二壳体均可以用作为将热质量流传感器346与可能影响质量流量计的操作的任何其他装置进一步隔离开来。
[0018] 质量流量计300还包括一倾斜度传感器370，其能够提供一个信号，以指出传感器入口部346A、传感器出口部346B，以及传感器测量部346C的至少之一相对于至少一参考轴之倾斜角度。在大部分的热质量流传感器中，传感器入口部346A、传感器出口部346B，以及传感器测量部346C是以图1所示的方式对齐于相同平面(例如，X－Y平面)，使得传感器入口部346A与传感器出口部 346B通常垂直于被加热(或冷却)的传感器测量部346C，并且其长度大致上小于该传感器测量部。因为传感器测量部一般是传感器最长的部位，而且，其倾斜角度倾向于对再循环具有最强的影响，所以，较佳地，倾斜度传感器370能够提供传感器测量部346C相对于至少一参考轴的倾斜角度的读数。然而，因为流动传感器的形状一般均为已知，所以，应该要知道的是，此倾斜度传感器 370可以交替地提供传感器入口部346A、传感器出口部346B任一者或两者的倾斜角度之读数，然而，假如流动传感器的形状为已知的话，传感器部的倾斜角度可以被用作为决定另一传感器部的倾斜角度。
[0019] 在图1所示的实施例中，当传感器测量部346C一般系平行于底座310的一段长度以及X轴时，倾斜度传感器370能够指出相对于至少X轴的倾斜角度 (这一点也可以被叙述成，倾斜度传感器能够指出传感器测量部绕着Z轴的旋转)。然而，较佳地，在图1所示的实施例中，倾斜度传感器能够指出相对于一轴以上的倾斜角度，而且，较佳地，能够指出对质量流量计300的准确性具有最大影响的这些轴之倾斜角度。倾斜度传感器370能够指出传感器测量部 346C相对于X轴与Y轴的倾斜角度(或者，另一方面，倾斜度传感器能够指出传感器测量部分别绕着Z轴与X轴的旋转)。
[0020] 虽然传感器测量部的倾斜角度对于再循环具有很显著的影响，但是，仍有其他的物理现象可能会影响热质量流量计的准确性，而且，系关于传感器入口部346A、传感器出口部346B，以及传感器测量部346C的其中之一以上的倾斜角度。其中一种现象，在此称之为外部效应，其点出了传感器壳体348发散到其周围环境温度的热量(或冷却)的方式或速率，可能会根据质量流量计的定向而有所改变的事实。另一种现象，在此称之为密度效应或者rho－g－h效应，其点出了传感器入口部与传感器出口部346A、346B中的流体的不同密度，以及传感器入口部与传感器出口部的倾斜角度的组合结果，可能会造成温度所引起的浮力的事实，此浮力会阻挡或帮助流体流经传感器。由侦测出一部分的传感器相对于至少一参考轴的倾斜角度，便可以决定出一些校正因子，这些校正因子能够弥补由于再循环效应、外部效应、密度效应或者由于其他取决于定向的效应所引起在测量到的流速中的误差。而且，这些校正因子也可以应用到质量流量计所提供的质量流信号上。
[0021] 根据一实施例，倾斜度传感器能够提供传感器测量部346C相对于三个正交轴的倾斜角度之读数，其中两个轴系垂直于传感器测量部的纵向轴，而剩下另一轴则对齐此传感器测量部的纵向轴。在图1所示的实施例中，这三个正交轴分别对应于X、Y与Z轴，因而，倾斜度传感器能够分别指出传感器测量部绕着Z、X与Y轴的旋转。虽然对再循环最显著的影响系与传感器测量部相对于X轴的倾斜角度(图1中绕着Z轴的旋转)有关，但是，相对于Y轴的倾斜角度(图1中绕着X轴的旋转，或者，传感器入口部与传感器出口部所对准的定向)，一般对于热质量流量计的准确性仍具有较小但仍可测量出来的影响，这一点是由于上述密度效应的缘故。
[0022] 根据本发明的实施例，倾斜度传感器370可以是许多已知倾斜度传感器的任何一种，例如：电子机械式倾斜度传感器、压电式倾斜度传感器、液体倾斜式倾斜度传感器、光学或磁性感应式倾斜度传感器、热或电容MEMS式倾斜度传感器。倾斜度传感器的安装方式，使得倾斜有效轴的至少至一轴(较佳为两轴)并未平行于传感器测量部346C，而且，较佳地，垂直于传感器测量部的纵轴。当使用具有三个倾斜有效轴的倾斜度传感器之情形时，较佳地，第三个倾斜有效轴平行于传感器测量部的纵向轴。
[0023] 在图1所示的实施例中，倾斜度传感器370被装附于印刷电路板365上，而印刷电路板依次被装附于底座310上。倾斜度传感器370也可以被放置在其他的位置上，只要此倾斜度传感器的倾斜有效轴之定向，与热质量流传感器346 的定向有着熟知的对应关系即可。因此，例如，倾斜度传感器370可以被装附至底座310或者，装附至流量计的任何其他部位上，且与传感器的定向具有已知的对应关系，如此一来，便能够正确地确认出至少一部分的热质量流传感器相对于至少一参考轴的倾斜度。
[0024] 质量流量计300可以包括一个以上的温度传感器370A、370B，以及一个以上的压力传感器375，每个传感器均与控制器36A产生通讯。在图1所示的实施例中，温度传感器370A被放置成与质量流量计的入口320形成热连通，因而能够指出流入质量流量计内的处理流体之温度。在底座310是由不锈钢、铝或黄铜等导热材质制成的情形下，此温度一般系代表贯穿质量流量计的流体温度，但不包含热质量流传感器346本身内的流体。当结合对电阻线圈或绕组 346D、346E所提供的加热(或冷却)总量之了解时，对于进入质量流量计内的处理流体温度之了解，可以对质量流量计的不同部位内之流体的密度及/或黏性提供更加准确的判定。
[0025] 除了被放置成与处理流体形成热连通的一个或多个温度传感器370A之外，质量流量计300也可以包括一个放置在质量流量计内的温度传感器370B，但却未与流入其中的处理流体形成热连通。例如，此温度传感器370B也可以被放置于印刷电路板365上且接近传感器壳体348，如此，测量其附近的环境的温度。传感器壳体周围的环境温度之读数，可以被用来决定出外部效应所导致的误差总量。
[0026] 为了说明取决于定向的不准确被决定出来的方式，以及可能提供补偿的方式，所以，将参考图2说明与图1所示的质量流量计一起使用的补偿惯用方法。
[0027] 在步骤410中，如图1中的控制器360A等控制器，可询问一个或多个的倾斜度传感器，这些传感器能够确认出热质量流传感器相对于至少一参考轴的倾斜角度。要知道的是，此步骤较佳地是在流量计被安装于预计使用的位置(亦即，其工作位置)之后。而且，如先图1所述，此至少一参考轴较佳地包括至少两个彼此正交的参考轴，而且，较佳地包括至少一个并未平行于传感器测量部346C参考轴。在图1所示的实施例中，这些至少两个参考轴能确认出传感器测量部偏移水平方向以及传感器入口部与出口部所指的方向之程度。当单独的倾斜度传感器被设置成对应于每个参考轴时，控制器可以依序询问每个倾斜度传感器，然而，可以了解得到，也可以使用单一倾斜度传感器，以确认出相对于至少一参考轴的倾斜角度。在询问过一个或更多个倾斜度传感器之后，此补偿惯用便前进到步骤420。
[0028] 在步骤420中，补偿惯用决定出一个用于再循环与外部效应的组合校正因子，以弥补由于这些效应以及传感器的定向所引起在质量流输出信号内的任何不准确。
[0029] 在步骤430中，补偿惯用决定出一个用于密度效应或rho－g－h效应的校正因子，以弥补由于传感器入口部与出口部346A、346B的定向所主要引起的质量流输出信号中之任何以密度为基础的不准确。
[0030] 在步骤440中，于步骤420与430中所决定的校正因子被应用至质量流量计的输出信号上，致使，质量流量计所提供的输出质量流信号能够弥补归因于流量计的安装定向所导致的任何定向引起的不准确。
[0031] 决定质量流量计的倾斜度的步骤410，仅需要在流量计被安装于其工作位置之后，或者在安装于一个新的工作位置之后即可执行。例如，为了确保流量计的定向获得弥补，在已经执行了任何其他的启动程序之后，在质量流量计被供电时，便可执行流量计的倾斜度的决定。
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