一种基于双检测模式的宽量程流量传感器及测量方法

摘要

本发明公开了一种基于双检测模式的宽量程流量传感器，包括衬底，设于衬底上的中心加热电阻以及中心加热电阻两侧对称分布的若干电阻元件,若干所述电阻元件均可分时复用为加热电阻或测温电阻，距离中心加热电阻较近的一对为内侧电阻元件，距离中心加热电阻较远的一对为外侧电阻元件，所述内侧电阻元件距离中心加热电阻的距离相等，所述外侧电阻元件距离中心加热电阻的距离相等，所述内侧电阻元件分别与外侧电阻元件之间的距离远小于内侧电阻元件分别到中心加热电阻的距离，还公开了其测量方法。本发明的基于双检测模式的宽量程流量传感器及测量方法，利用该流量传感器测量流速，可以达到宽量程的效果，且测量准确，流速测量范围广。

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器及测量方法，具体涉及一种传感器及测量方法。

背景技术

在能源危机、工业生产自动化程度愈来愈高的当今时代，流量计在国民经济中的有着重要的地位和显著的作用。流量计量是计量科学技术的组成部分之一，它与国民经济、国防建设、科学研究有密切的关系。做好这一工作，对提高生产效率、保证产品质量、促进科学技术的发展都具有重要的作用。

本发明采用的是双检测模式的宽量程流量传感器,流量测量方法中,恒温差模式(CTD)具有对结构几何参数敏感,量程小,易饱和的特点,而温度平衡模式(TB)具有适合测量高流速,灵敏度高,不易于饱和的特点,如何保证测量精度并且具有大测量范围是目前流量计研发要解决的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于双检测模式的宽量程流量传感器，以及该宽量程流量传感器的测量方法，利用该流量传感器及测量方法测量流速，可以达到宽量程的效果，具有测量准确，流速测量范围广的优良性能。

技术方案：本发明所述的一种基于双检测模式的宽量程流量传感器，包括衬底，设于衬底上的中心加热电阻以及中心加热电阻两侧对称分布的若干电阻元件,若干所述电阻元件均可分时复用为加热电阻或测温电阻，距离中心加热电阻较近的一对为内侧电阻元件，距离中心加热电阻较远的一对为外侧电阻元件，所述内侧电阻元件距离中心加热电阻的距离相等，所述外侧电阻元件距离中心加热电阻的距离相等，所述内侧电阻元件分别与外侧电阻元件之间的距离远小于内侧电阻元件分别到中心加热电阻的距离。

优选的，待测流速较低时,采用恒温差模式测得的结果输出流速。

优选的，待测流速较高时,采用温度平衡模式测得的结果输出流速。

基于双检测模式的宽量程流量传感器的测量方法，包括以下步骤：

步骤一：将该流量传感器放置在被测流速位置；

步骤二：进行测量，首先用恒温差工作模式测量，即将中心加热电阻加热，产生高于环境温度恒定的温度，内侧电阻元件不工作,外侧电阻元件工作在测温模式,通过测量外侧电阻元件的温度差得出流速，若得到流速＜a，输出流速值，若得到流速＞a，则将中心加热电阻停止工作，将两侧的分时复用的电阻元件工作在温度平衡模式，即通过调节外侧电阻元件的功率,将两内侧电阻元件保持在相同的温度,通过计算外侧电阻元件的功率差，输出流速值；

步骤三：进行下次测量，若在步骤二完成后，停留b时间，返回步骤二进行测量，否则测量结束。

优选的，步骤二中a的取值范围为20-30m/s。

优选的，步骤三中b的取值范围为0.1-0.2s。

有益效果：本发明的一种基于双检测模式的宽量程流量传感器及测量方法，具有测量准确，流速测量范围广的优点，本发明采用的是双检测模式的宽量程流量传感器结构,流量测量方法中,恒温差模式(CTD)具有对结构几何参数敏感,量程小,易饱和的特点,而温度平衡模式(TB)具有适合测量高流速,灵敏度高,不易于饱和的特点，流速较低时,采用恒温差模式(CTD)测得的结果输出流速,流速较高时,采用温度平衡模式(TB)测得的结果输出流速，利用该流量传感器测量流速，可以达到宽量程的效果，且测量准确，流速测量范围广。

附图说明

图1为本发明的宽量程流量传感器正面示意图；

图2为本发明的宽量程流量传感器AA’剖面示意图；

图3为本发明的宽量程流量传感器的流程框图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

如图1至图3所示，本发明的一种基于双检测模式的宽量程流量传感器，包括衬底1，设于衬底1上的中心加热电阻2以及中心加热电阻2两侧对称分布的若干电阻元件,若干所述电阻元件均可分时复用为加热电阻或测温电阻，作为优选，电阻元件设有两对共四个，距离中心加热电阻2较近的一对为内侧电阻元件3、4，距离中心加热电阻2较远的一对为外侧电阻元件5、6，所述内侧电阻元件3、4距离中心加热电阻2的距离相等，所述外侧电阻元件5、6距离中心加热电阻2的距离相等，所述内侧电阻元件3、4分别与外侧电阻元件5、6之间的距离远小于内侧电阻元件3、4分别到中心加热电阻2的距离，待测流速较低时,采用恒温差模式测得的结果输出流速，待测流速较高时,采用温度平衡模式测得的结果输出流速。

基于双检测模式的宽量程流量传感器的测量方法，包括以下步骤：

步骤一：将该流量传感器放置在被测流速位置；

步骤二：进行测量，首先用恒温差工作模式测量，即将中心加热电阻2加热，产生高于环境温度恒定的温度，内侧电阻元件3、4不工作,外侧电阻元件5、6工作在测温模式,通过测量外侧电阻元件5、6的温度差得出流速，若得到流速＜a，输出流速值，若得到流速＞a，则将中心加热电阻2停止工作，将两侧的分时复用的电阻元件工作在温度平衡模式，即通过调节外侧电阻元件5、6的功率,将两内侧电阻元件3、4保持在相同的温度,通过计算外侧电阻元件5、6的功率差，输出流速值；

步骤三：进行下次测量，若在步骤二完成后，停留b时间，返回步骤二进行测量，否则测量结束，其中，步骤二中a的取值范围为20-30m/s，步骤三中b的取值范围为0.1-0.2s。

当采用恒温差模式(CTD)时，由于中心加热电阻与外侧电阻元件5、6距离较近,当流速高于某一特定值时,中心加热电阻产生的热量完全带到下游的外侧电阻元件5、6上,这样流速的测量就达到了饱和。此时则采用温度平衡模式(TB)模式，由于热量是由上游的外侧电阻元件传到下游的外侧电阻元件，距离更远，只有流速很高时才会饱和，从而温度平衡模式(TB)量程更高，所以可以采用两种工作模式智能切换测量流速。

恒温差模式(CTD)具有对结构几何参数敏感,量程小,易饱和的特点,而温度平衡模式(TB)具有适合测量高流速,灵敏度高,不易于饱和的特点。流速较低时,采用恒温差模式(CTD)测得的结果输出流速,流速较高时,采用温度平衡模式(TB)测得的结果输出流速。利用该流量传感器测量流速，可以达到宽量程的效果。具有测量准确，流速测量范围广的优良性能。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。