一种流量测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种流量测量装置及测量方法，包括存储容器、电极、电极引出线、电容测量及输出单元、液体接口组成；电容测量及输出单元产生一定频率的电信号输入电极，利用相互绝缘的电极之间存在电容效应的原理，测量液体中电极间的电容，得到电极间的液体量，结合容器形状得实际液体存储量，再结合时间变化计算得到液体的变化量和变化速度，达到间接测量流入流出容器液体流量的目的；本发明专利技术测量流量精度高，累计误差低，测量微流量更加准确，动态范围大，抗流量冲击能力强，允许在超高低温、超高低压、真空等各种极限条件下使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及流量测量
，尤其涉及一种流量测量装置及测量方法。
技术介绍
液体流量的测量是广泛使用的自动控制技术，流量测量技术有机械式测量方法、压力感应法、超声波测量法等，每种测量方法各有优劣，每种测量装置也有不同的使用范围和适应环境。例如机械式测量装置成本低，制作工艺成熟，但微流量测量精度低、抗流量冲击能力弱，在突然遇到大流量冲击时可靠性低；超声波、感应式测量方式对极低流量测量的精度低，在液体中混有气体时，无法避免测量的累计误差，在需要极低流量的测量环境中精度不足。在一些环境下，比如流量动态范围极大、高压、高温、真空、超微流量等情况下，以上流量测量方法无法满足要求，很多领域需要一种能适应特殊环境、满足大动态范围、极高和极低流量、以及脉冲流量条件下高精度测量，并且尽量减少累计误差的流量测量装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种测量精度高，累计误差很低，微流量测量更加准确，测量动态范围大，抗流量冲击能力强，允许在高低温、高低压、真空、防爆等各种极限环境条件下使用的流量计量装置和测量方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：包括存储容器、电极、电极引出线、电容测量及输出单元、液体接口组成；容器中液体可自由进出电极间的空间，所测量流量为流入或流出液体接口的流量；方法为：电容测量及输出单元产生一定频率的电信号输入电极，利用相互绝缘的电极之间存在电容效应、且电容效应随电极间物质量变化而变化的原理，通过测量液体中电极间的电容效应，得到容器内液体在电极间的量，结合容器形状得到容器内液体实际存储量，再结合时间变化计算得到液体量的变化量和变化速度，达到间接测量流入或流出容器液体流量的目的。本专利技术的有益效果包括：1、测量精度更高，测量累计误差小，更适合对微流量精确测量：通过测量液体总容量变化间接测量流量，因此，可以感知非常微小的流量，并且在长时间测量后累计误差仍然可以忽略；2、能适应高温高压、真空等多种极端环境：本新型在结构上不与液体产生直接接触，因此能适应各种温度、压力、真空等特殊使用环境，能适应火箭燃料、汽车燃油、液化气、高压水等所有液体流量测量；3、测量动态范围大：本新型不含机械运动部件，液体接口不需要狭窄通道，所以能适应极低流量和极高流量瞬间转换的脉冲流量工况；4、工作能耗低；本新型只使用微量电信号测试电极间电容量变化，无需更多能源，使用能耗极低；5、使用安全可靠、坚固耐用：本新型结构简单，容易制造得十分坚固，且不与液体直接接触，不产生电火花等危险源，可以更加安全可靠地应用在高度危险、易燃、易爆等场合。综上所述，本专利技术能在各种极端条件下，更好地测量液体流量，尤其是精确测量微小流量，累计误差小，能适应极端环境和极端工作状况，测量动态范围大，是一种非常适合高精度流量测量的测量装置，可以广泛应用于高压液体灌注、钢瓶压力测试、宇宙飞船燃料测量、汽车油量测量等场合。附图说明图1、图2、图3、图4、图5、图6：分别为本专利技术的不同实施例结构示意图具体实施方式以下通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。如图1所示，本专利技术中的装置由：存储容器101、电极102、电极引出线103、电容测量及输出单元104、液体接口105等几部分组成；其中存储容器101，用于存储待测量液体，内部通过液体接口105与流量测试端联接，容器101中存储的待测量液体，在测量过程中通过液体接口105进出，液体接口可以不止一个，本专利技术测量的流量为实时进出容器的净流量。电极102由至少两个单独的电极组成，电极102间有一定空间且相互绝缘，电极102间的空间与存储容器相通，待测量液体可以自由进入电极102之间的空间，电极与液体相绝缘。电容测量及输出单元104产生一定频率和波形的电信号，经过引出线103分别连接到电极102，用以测量电极间的电容效应，并将电容效应体现的电容量转化为输出信号；容器内电极102之间的液体、气体或空间构成电极之间的电介质，其中液体、气体或空间等不同物质或空间以不同电介质性质产生不同的电容效应；引入的测量电信号加载于电极102的各电极，用以实时测量电极间的电容效应即电容量及其变化，通过测量电极间的电容量变化，得到电极间液体量的变化，进而通过电极间液体量与容器结构和容积的关系，得到容器内液体存储量的变化情况，将液体存储量变化情况结合时间，实现流量测定。根据电极结构和存储容器的不同结构组合，本专利技术有多种实施例，包含但不限于以下所列。实施例1，存储容器101及电极102的一种结构实施例如图1所示：电极包裹或覆盖于存储容器101表面，或者构成容器壳体，电极间相互绝缘，待测量液体位于容器101中、同时位于电极之间。实施例2，存储容器101及电极102的一种结构实施例为：电极附着或覆盖于存储容器101内壁，电极间相互绝缘，待测量液体位于容器中、电极之间。实施例3、电极102的一种结构实施例如图2所示：电极102处于容器101内部，电极102间的空间与容器101内部空间相连通，允许容器101内的液体自由流入和流出；电极102程弧面形状，弧面凹陷部分相向，电极之间相互绝缘。实施例4、电极102的一种结构实施例如图3所示：电极102处于容器101内部，电极102间的空间与容器101内部空间相连通，允许容器101内的液体自由流入和流出；每个电极以平行平面方式分布，电极之间相互绝缘。实施例5、电极102的一种结构实施例如图4所示：容器101在图中略去，电极102处于容器101内部，电极102间的空间与容器101内部空间相连通，允许容器101内的液体自由流入和流出；电极102为半方形截面的柱状结构，以对称方式分布，电极之间相互绝缘。实施例6、电极102的一种结构实施例如图5所示：容器101为圆柱体结构，电极102同为圆柱体结构，其中一个电极与容器圆柱体的圆外壁重合，另一个电极与圆柱体的圆外壁电极呈同心圆结构分布，电极之间相互绝缘，电极102间的空间与容器101内部空间相连通，允许容器101内的液体自由流入和流出。实施例7、电极102的一种结构实施例如图6所示：电极102为圆柱体外圆空心结构，电极以同心圆方式分布，电极之间相互绝缘；电极102间的空间与容器101内部空间相连通，允许容器101内的液体自由流入和流出，容器101可以有各种形状。电极102间液体量的变化需要结合容器101的形状和结构，换算成液体存储总量的变化，结合时间再换算成流量。一种测量流量的方法：原理：电容电极间介质种类决定电介质常数，对于同种介质，当电极尺寸、距离、结构固定的情况下，电极间介质的数量与电容量变化成正比。测量容器内一定时间的电容量的变化量和变化速度，与满介质和空介质时的电容量相比较，可以计算得到一定时间内电极间介质量的多少和变化速度，结合时间变化可以得知容器内的介质的变化量，此变化量与流入和流出容器的液体量等同，以此作为流量测量的方法。具体如下：根据电容公式：（公式1）其中电容C，极板面积A，距离d，介电常数ε；由以上电容公式可知，对于固定的结构，极板面积A和距离d一定的情况下，电容C与介电常数ε成正比。不同的介质有不同的介电常数，当以固定容器存储液体电介质，电极结构固定的情况下，设容器处于全空状态下介电常数为ε0、电容量为C0；容器有液体时极板间的介电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流量计量装置，其特征在于：装置由存储容器101、电极102、电极引出线103、电容测量及输出单元104、液体接口105组成；所述存储容器101内部通过液体接口105与流量测试端联接；所述电容测量及输出单元104通过电极引出线103与电极102分别联接；所述电极102至少由两个相互绝缘的电极组成，电极间有一定空间，容器101内的待测量液体可以自由进入电极之间的空间，电极102与液体相绝缘。

【技术特征摘要】
1.一种流量计量装置，其特征在于：装置由存储容器101、电极102、电极引出线103、电容测量及输出单元104、液体接口105组成；所述存储容器101内部通过液体接口105与流量测试端联接；所述电容测量及输出单元104通过电极引出线103与电极102分别联接；所述电极102至少由两个相互绝缘的电极组成，电极间有一定空间，容器101内的待测量液体可以自由进入电极之间的空间，电极102与液体相绝缘。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述电极102的一种结构实施例为：电极包裹或覆盖于存储容器101表面或内壁，或构成存储容器壳体的一部分，电极间绝缘，待测量液体在存储容器101中。3.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述电极102的一种结构实施例为：电极102程弧面形状，弧面凹陷部分相向，电极之间相互绝缘。4.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述电极102的一种结构实施例为：每个电极以平行平面方式分布，电极之间相互绝缘。5.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述电极102和容器结构的一种实施例为：电极102为半方形截面的柱状结构，以对称方式分布，电极之间相互绝缘。6.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述电极102的一种结构实施例为电极102为圆柱体外圆空心结构，电极以同心圆方式分布，电极之间相互绝缘，电极102间的空间与容器101内部空间相连通，允许容器101内的液体自由流入和流出。7.一种测量流量的方法，其特征在于包含以下步骤：1．电容测量及输出单元104产生一定频率和波形的电信号，通过引线103输入电极102，测量电极102之间的电容值；2．电容测量及输出单元104将测量电极102之间的电容值变换为信号输出；3．测量容器101全空状态下电极102间电容量C0、容器101内残余液体容量V0（如有），并记录液体高度X0；4．测量容器101盛满液体时电极102间电容量Cr、容器101...

【专利技术属性】
技术研发人员：李治良，
申请(专利权)人：李治良，
类型：发明
国别省市：上海;31