一种管道流速传感器以及使用方法技术

本发明专利技术涉及一种管道流速传感器以及使用方法，包括基板，基板包括一个支撑板和位于支撑板两边的固定面，其中在支撑板固定有扰流片阵列；扰流片阵列包括一个固定基板和若干垂直固定在固定基板上的扰流片；扰流片阵列的固定基板贴合在支撑板上；在固定基板上设置有若干压力传感器；在支撑板上部还设置有一个封闭外壳，封闭外壳边缘与支撑板之间封闭连接，在封闭外壳与支撑板之间设置有一个膨胀空腔，在膨胀空腔内填充有高压惰性气体；管道流速计还包括数据处理电路，数据处理电路包括与各个压力传感器连接的将压力传感器数据转换成电信号的转换器，以及与各压力传感器的转换器连接的数据处理器，通过数据处理器将各个转换器输出的电信号进行计算和转换。

【技术实现步骤摘要】
一种管道流速传感器以及使用方法
本专利技术涉及一种管道流速传感器以及使用方法，属于管道流速传感器领域。
技术介绍
流速计作为一个测量水流速度的设备，按领域，可以分为机械式、光学式、声波学式等几大类，其中：光学式和声波学式具有数据采集精度高，流速反馈及时、对管道流速不存在衰减等影响广泛被使用在一些高精密的使用领域，比如：制药、精密化工、流体模型建立、管道和水泵等精密流体输送设备测试等；光学式和声学式主要通过声波、电磁波等介质，利用其在不同流速的介质下，对声波、电磁波衰减影响不同、传播速度不同的理念进行制造，其主体包括发射器和接收器，均为高精密的设备；在对环境的要求较高，很难使用在诸如电厂、化工厂等粉尘含量高、水汽含量高的环境，且此类设备成本也较高，对于一些环境较差的使用工况，需要对设备进行经常性的保养和维护，不是很适合这些单位产品利润较低的工厂使用；机械式的流速计一般安装于管道内部，从结构上来说，外界环境对机械式的流速计影响不大，而且机械式的流速计一般采用一个在流体中不断旋转的驱动叶轮，通过驱动叶轮的转速来获取流速，其主体结构包括叶轮和一个转动的发电机结构，结构简单、成本低廉，适合一些利润低、使用量大、对数据精度要求不高的工厂，但机械式的流速计也存在较大的缺点，为了降低数据模拟的难度，一般叶轮的转动轴线与管道的轴线同轴，流体迎面朝向叶轮流动，所以叶轮给管道中流体流速带来的衰减十分巨大，不仅可能使得管道内的流速无法达到工作指标，同时此种结构的流速也不是非常准确，一般只能按照在管路结构的尾管位置，使用范围也很小；如ZL201110251948.0提出的一种机械式的流速计，其采用一个大型叶轮实现对流速的检测，此流速计流阻较大，对流体驱动泵的扬程要求较高，且对整个管路带来的流速衰减也较大，此外，此流速计一般需要串联到管道内，如果需要对现有管路进行安装，那么需要将现有管路进行拆卸，整体工程量较大，此外转动式的流速计如果叶轮的品质不高的话，转动时也会给管道带来一定的抖动，影响管路的寿命。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术中光学、声学式流速计成本高、使用环形要求高，叶轮式流速计流阻大、安装困难等技术问题，提供一种管道流速传感器以及使用方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种管道流速传感器，包括基板，所述基板包括一个支撑板和位于支撑板两边的固定面，其中在所述支撑板固定有扰流片阵列；所述扰流片阵列包括一个固定基板和若干垂直固定在固定基板上的扰流片，所述扰流片阵列的固定基板和扰流片采用一个弹性钢板一体弯折而成，每个扰流片的端部包括一个折弯部，每个扰流片由两层弹性钢板折弯构成；在所述支撑板上加工有若干条形沟槽，所述扰流片嵌入到条形沟槽内，在条形沟槽边缘预留有供扰流片摆动的摆动间隙，在摆动间隙内填充有密封胶圈；所述扰流片阵列的固定基板贴合在支撑板上；在所述固定基板上设置有若干压力传感器，所述压力传感器为电阻应变片式并贴附在固定钉基板上；所述固定面包括一个与管道外壁面对应的贴合面，在所述固定面的端部加工有环形开口，构成一个固定环，在两个固定面的固定环之间设置有一个固定带；在所述支撑板上部还设置有一个封闭外壳，所述封闭外壳边缘与支撑板之间封闭连接，在所述封闭外壳与支撑板之间设置有一个膨胀空腔，所述支撑板采用弹性材料制成，在支撑板朝向扰流片的两端设置有两个凸起的膨胀卡扣，在所述膨胀空腔内填充有高压惰性气体，所述膨胀卡扣在膨胀空腔的驱动下卡紧在管道壁面的开口上；所述管道流速计还包括数据处理电路，所述数据处理电路包括与各个压力传感器连接的将压力传感器数据转换成电信号的转换器，以及与各压力传感器的转换器连接的数据处理器，通过数据处理器将各个转换器输出的电信号进行计算和转换，并通过数据显示器显示出实际流速。作为本专利技术的进一步创新，所述扰流片表面设置有连续状的扰流波浪面。作为本专利技术的进一步创新，所述各扰流片之间通过若干个连接器连接，所述连接器包括一个套接在扰流片上的固定套，相邻两个扰流片之间的固定套通过一个柔性连接板连接。作为本专利技术的进一步创新，所述扰流片阵列的固定基板与支撑板之间通过螺钉固定连接。作为本专利技术的进一步创新，所述固定基板横向分为中间区和沿层区，所述沿层区位于中间区的两侧，所述中间区的扰流片长度大于沿层区扰流片的长度，所述压力传感器分别中间区压力传感器和沿层区压力传感器，所述沿层区压力传感器的的灵敏度大于中间区压力传感器的灵敏度。作为本专利技术的进一步创新，在所述支撑板和固定面之间设置有减振区，所述减振区的厚度小于支撑板、固定面的厚度，减振区为连续的之字形缓冲结构。作为本专利技术的进一步创新，在所述支撑板和固定面的交界位置设置有一个条形的密封胶块，所述密封胶块与管道壁面接触。作为本专利技术的进一步创新，在所述固定面上设置有若干截面为锯齿状的密封胶片。一种管道流速传感器的使用方法，其特征是：包括如下若干个步骤：第一步，安装，在待测流量的管道壁面上切开一个方形的开口，开口面积根据固定基板的在平面上的投影面积进行设置，将本流速计装入到开口内，使得扰流片伸入到管道内，将固定面通过粘合剂或者螺钉固定到管道的壁面上；第二步，测试，打开管道的通路，使得管道内填充有一定流速的流体，且保证扰流片至少有百分之50,处于流体介质内，且开口与流速计之间不发生泄漏；第三步，数据采集，将流体的速度增大至正常工作状态，使得正常工作状态下的流体对扰流片产生扰动，使得扰流片处于一定的流体压力和扰动之下，扰流片在受扰动下发生抖动，通过与扰流片根部连接的固定基板，可以获得扰流片的扰动幅度，通过对固定基板上压力传感器数据的收集，可以获得固定基板的变形程度即扰流片的扰动幅度，通过相关计算式即可获得流体在不同流层位置的流速。本专利技术的有益效果是：1、本结构通过在管道内安装若干个扰流片，通过不同流速流体对扰流片扰动影响不同的原理，实现对流速的测量，相比于叶轮式的流速计，对流体流速的衰减更小，除了扰流片表面的沿层阻力外，给管路带来的流速影响较小，不会因为单个流速计而影响到整个管路的流速。2、通过弹簧片一体加工成型的扰流片阵列，稳定性好，传力更加均匀，而且方便更换。3、膨胀空腔可以使得本流速计应用在一些流体工作压力较高的场合，使得本结构不会因为流体压缩压力变化过大，使得本产品被高压排出。4、支撑板上加工的摆动间隙可以提高设备的灵敏度，使得扰流片的摆动精度取决于扰流片自身的最低摆动驱动力，而不取决于支撑板的驱动力。5、本流速计可以通过切割机对现有管道进行开口并安装，简单方便，不需要拆卸某些管路段，相比于叶轮式，安装复杂度更低。6、本流速计的固定带可以在一些不方便粘合和螺钉钻孔的管壁上实现流速计的固定。7、本流速计的减振区可以有效降低扰流片给整体管路带来的抖动影响，相比于叶轮式流速计，更加稳定性。8、分段式的扰流片考虑到了管路内不同位置管道沿层阻力不同，流速也不同的问题，为了保证流速，不同位置的扰流片长度不同，将本流速计对管路流速的影响降至最低，为了补偿不同短扰流片的扰流影响较小可能导致管路壁面位置流速检测不准确的问题，本结构提高了短扰流片处压力传感器的精度，控制了成本，保证了整个设备的精度。9、本结构考虑到一些异形管路内流体的局部流速区别较大的问题，将各个扰流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道流速传感器，其特征在于：包括基板，所述基板包括一个支撑板和位于支撑板两边的固定面，其中在所述支撑板上固定有扰流片阵列；所述扰流片阵列包括一个固定基板和若干垂直固定在固定基板上的扰流片，所述扰流片阵列的固定基板和扰流片采用一个弹性钢板一体弯折而成，每个扰流片的端部包括一个折弯部，每个扰流片由两层弹性钢板折弯构成；在所述支撑板上加工有若干条形沟槽，所述扰流片嵌入到条形沟槽内，在条形沟槽边缘预留有供扰流片摆动的摆动间隙，在摆动间隙内填充有密封胶圈；所述扰流片阵列的固定基板贴合在支撑板上；在所述固定基板上设置有若干压力传感器，所述压力传感器为电阻应变片式并贴附在固定钉基板上；所述固定面包括一个与管道外壁面对应的贴合面，在所述固定面的端部加工有环形开口，构成一个固定环，在两个固定面的固定环之间设置有一个固定带；在所述支撑板上部还设置有一个封闭外壳，所述封闭外壳边缘与支撑板之间封闭连接，在所述封闭外壳与支撑板之间设置有一个膨胀空腔，所述支撑板采用弹性材料制成，在支撑板朝向扰流片的两端设置有两个凸起的膨胀卡扣，在所述膨胀空腔内填充有高压惰性气体，所述膨胀卡扣在膨胀空腔的驱动下卡紧在管道壁面的开口上；    所述管道流速计还包括数据处理电路，所述数据处理电路包括与各个压力传感器连接的将压力传感器数据转换成电信号的转换器，以及与各压力传感器的转换器连接的数据处理器，通过数据处理器将各个转换器输出的电信号进行计算和转换，并通过数据显示器显示出实际流速。...

【技术特征摘要】
1.一种管道流速传感器，其特征在于：包括基板，所述基板包括一个支撑板和位于支撑板两边的固定面，其中在所述支撑板上固定有扰流片阵列；所述扰流片阵列包括一个固定基板和若干垂直固定在固定基板上的扰流片，所述扰流片阵列的固定基板和扰流片采用一个弹性钢板一体弯折而成，每个扰流片的端部包括一个折弯部，每个扰流片由两层弹性钢板折弯构成；在所述支撑板上加工有若干条形沟槽，所述扰流片嵌入到条形沟槽内，在条形沟槽边缘预留有供扰流片摆动的摆动间隙，在摆动间隙内填充有密封胶圈；所述扰流片阵列的固定基板贴合在支撑板上；在所述固定基板上设置有若干压力传感器，所述压力传感器为电阻应变片式并贴附在固定钉基板上；所述固定面包括一个与管道外壁面对应的贴合面，在所述固定面的端部加工有环形开口，构成一个固定环，在两个固定面的固定环之间设置有一个固定带；在所述支撑板上部还设置有一个封闭外壳，所述封闭外壳边缘与支撑板之间封闭连接，在所述封闭外壳与支撑板之间设置有一个膨胀空腔，所述支撑板采用弹性材料制成，在支撑板朝向扰流片的两端设置有两个凸起的膨胀卡扣，在所述膨胀空腔内填充有高压惰性气体，所述膨胀卡扣在膨胀空腔的驱动下卡紧在管道壁面的开口上；所述管道流速计还包括数据处理电路，所述数据处理电路包括与各个压力传感器连接的将压力传感器数据转换成电信号的转换器，以及与各压力传感器的转换器连接的数据处理器，通过数据处理器将各个转换器输出的电信号进行计算和转换，并通过数据显示器显示出实际流速。2.如权利要求1所述的一种管道流速传感器，其特征在于：所述扰流片表面设置有连续状的扰流波浪面。3.如权利要求1所述的一种管道流速传感器，其特征在于：所述各扰流片之间通过若干个连接器连接，所述连接器包括一个套接在扰流片上的固定套，相邻两个扰流片之间的固定套通过一个柔性连接板连接。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱国东，
申请(专利权)人：无锡乐华自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32