专利名称：动态补偿式气体流量计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及流量传感器，更具体地说是一种用于计量气液二相流体中气相流量的热扩散式流量计。
背景技术：
热扩散式流量计是广泛使用的流量计量装置，其原理是通过测量传感元件被流体带走的热量来确定流量的大小。常用的一种传感元件是电阻式温度监测器RTD，其阻值随自身温度变化而发生变化。典型的热扩散式流量计采用两个RTD元件，一个作为有源元件被加热，另一个用作参考元件不被加热。在使用时，测量因流体流动带走热量而导致被加热的有源元件阻值相对参考元件阻值的变化就可以确定流体的流速，进一步根据流体流过的横截面积可以计算得出流量。可见，热扩散式流量计中有源元件的热量是通过流体介质的物理性质而散失的，在测量过程中流体介质的物理性质未发生改变则流量计测量结果是准确的。在很多应用中流体介质保持相同的常规组分，这种情形下，传统热扩散式流量计能够提供足够准确的流速(流量)测量。然而，介质本身流动过程中因压力温度变化产生结露或着矿井瓦斯抽取时因降低钻孔产生热量而喷的大量水雾混入等形成气液二相流且水雾的浓度在不断变化的情况下，传统热扩散式流量计无法获得准确的流速。

实用新型内容本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种动态补偿式气体流量计，能够对混入大量水雾的二相流体进行气体流量的准确计量。本实用新型解决技术问题采用如下技术方案本实用新型动态补偿式气体流量计的结构特点是在传感器探头所处的同一测量空间内，共同设置用于提供介质流速信息的热式流量传感器和用于提供水雾浓度相关信息的水雾浓度传感器。本实用新型动态补偿式气体流量计的结构特点也在于所述热式流量传感器采用一对电阻式温度监测元件，其中一个温度监测元件是可以通过电源进行加热的有源传感单元另一个温度监测元件是一个不被加热的参考传感单元；所述水雾浓度传感器采用一个可以被加热的有源温度监测元件。所述水雾浓度传感器是在有源温度监测元件的外围设置一外壳，以所述外壳形成水雾浓度传感器的监测空腔，所述外壳的底部设置为敞口，流体介质通过外壳的底部敞口进入在水雾浓度传感器的监测空腔内。以本实用新型配合相应的信号处理单元，以水雾浓度传感器的测量值来补偿热式流量传感器监测到的热传递变化，从而输出实际的流速值。

[0011]图1是为本实用新型结构示意图；图加为本实用新型中传感器探头端面示意图；图2b为本实用新型中传感器探头侧视示意图；图3为本实用新型配合使用的信号处理单元电路框图；图4为未设置补偿的情况下出现气液二相流时气体流量曲线图；图5为利用本实用新型进行水雾浓度补偿情况下出现气液二相流时气体流量曲线图；图6为利用本实用新型实现水雾浓度补偿的测量系统运行时序流程图。
具体实施方式
参见图1、图加和图2b，本实施例中设置一支撑杆115，在支撑杆115的一端设置为传感器探头，另一端设置为信号处理单元100 ；在传感器探头所处的同一测量空间内，共同设置用于提供介质流速信息的热式流量传感器和用于提供水雾浓度相关信息的水雾浓度传感器20。具体实施中，热式流量传感器采用一对电阻式温度监测元件，其中一个温度监测元件是可以通过电源进行加热的有源传感单元11，另一个温度监测元件是一个不被加热的参考传感单元12 ；水雾浓度传感器20采用一个可以被加热的有源温度监测元件22 ；图加所示，水雾浓度传感器20是在有源温度监测元件22的外围设置一外壳21， 以外壳21形成水雾浓度传感器的监测空腔，外壳21的底部设置为敞口，流体介质通过外壳 21的底部敞口进入在水雾浓度传感器20的监测空腔内，也可以在外壳21的侧面设置缝隙， 以保证监测空腔内能充分充入有新鲜的介质同时又不被引入太大的流场变化。在运行中，含水雾浓度不变的流体介质流过热式流量传感器，将被加热的有源传感单元的热量带走，带走的热量和介质流速成正比例关系，这将导致有源传感单元11和参考传感单元12在每一个固定的流速点上都有一个固定的电阻差值AR1，通过测量ARl值可得到未经补偿的流速值。水雾浓度传感器20中的有源温度监测元件22被外壳21包围，通过电源将有源温度监测元件22加热到某一时间tl，使水雾浓度传感器达到热平衡，即有源温度监测元件22 的温度恒定不变，这时停止对有源温度监测元件22的加热，经过一段时间At测量有源温度监测元件22的阻值变化Δ R2，Δ R2值代表液体成分蒸发量，用Δ R2/Δ t的值来修正通过ARl值可得的流速值，水雾浓度变化则Δ R2/At值也发生变化，Δ R2/At的测量值与某一已知浓度下的已知值相比较，即可得到经过补偿的正确流速值。参见图3，在配合设置的信息处理单元中，前置信号调理电路将分别来自热式流量传感单元和水雾浓度传感单元的温度监测元件的阻值变化AR转化为电压值变化Δν，同时输出控制信号，控制对水雾浓度传感单元中有源温度监测元件22的加热时间；前置信号调理电路输出的电压信号经A/D转换电路转换为数字信号传送给数字处理器，由数字处理器中对采集的电压信号数字量进行处理，最终在LCD显示屏上显示流量和流速值；键盘用于对数字处理器中的运行参数进行设置。RS485接口用来输出流量和流速值的数剧给上位控制系统，比如工控计算机，并接收上位控制系统发来的设置参数和指令；4 20mA接口用于输出4 20mA范围内变化的代表流量的电流模拟信号。频率输出接口用来输出和流量对应的频率信号。图4是本实用新型的流量计在是未补偿情况下出现气液二相流时气体流量曲线图，从图上可以看出，在Tl点的时候，由于大量水雾混入介质，测量的误差曲线产生了严重跳变，不能正确反映实际的气相流量。图5是进行水雾浓度补偿情况下出现气液二相流时气体流量曲线图，从图上可以看出，在Tl点时刻，大量水雾混入介质，由于此时开启了水雾浓度补偿功能，测量误差虽然加大，但还是在合理范围内，能够反映实际气相流量。图6所示，利用本实用新型实现水雾浓度补偿的测量系统运行时序流程为步骤1 流量计开机，系统自检，初始化外部芯片，对有源传感单元11和有源温度监测元件22进行加热；初始化前置信号调理电路和A/D转换电路；步骤2 待水雾浓度传感单元达到热平衡后，关闭其有源温度监测元件22的加热电路；步骤3 读取A/D转换电路采集到的流量传感器和水雾浓度传感器的量化值；步骤4 计算流速值和水雾浓度；步骤5 在IXD上显示流量，输出与流量相关的频率信号，4 20mA信号和RS485 信号给上位机；步骤6 继续对水雾浓度传感器进行加热；步骤7 判断加热时间长短是否满足条件，满足则重复步骤6，不满足则继续加热；步骤8 判断是否由关机请求，若是则关机，结束工作，否则重复步骤3。
权利要求1.一种动态补偿式气体流量计，其特征是在传感器探头所处的同一测量空间内，共同设置用于提供介质流速信息的热式流量传感器和用于提供水雾浓度相关信息的水雾浓度传感器(20)。
2.根据权利要求1所述的动态补偿式气体流量计，其特征是所述热式流量传感器采用一对电阻式温度监测元件，其中一个温度监测元件是可以通过电源进行加热的有源传感单元(U)另一个温度监测元件是一个不被加热的参考传感单元(1 ；所述水雾浓度传感器采用一个可以被加热的有源温度监测元件02)。
3.根据权利要求2所述的动态补偿式气体流量计，其特征是所述水雾浓度传感器00) 是在有源温度监测元件0 的外围设置一外壳01)，以所述外壳形成水雾浓度传感器的监测空腔，所述外壳的底部设置为敞口，流体介质通过外壳的底部敞口进入在水雾浓度传感器OO)的监测空腔内。
专利摘要本实用新型公开了一种动态补偿式气体流量计，其特征是在传感器探头所处的同一测量空间内，共同设置用于提供介质流速信息的热式流量传感器和用于提供水雾浓度相关信息的水雾浓度传感器。本实用新型能够对混入大量水雾的二相流体进行气体流量的准确计量。
文档编号G01F15/02GK202057367SQ201120122158
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者叶寒生, 顾宇 申请人:合肥科迈捷智能传感技术有限公司