一种气体热式质量流量计制造技术

本发明专利技术提供了一种气体热式质量流量计，涉及气体流量测量领域，为解决现有气体热式质量流量计在使用过程中当校准气体和测量气体不一致时受气体组分影响而导致测量精度偏差的问题而设计。该气体热式质量流量计包括流量计主体、MEMS传感元件、控制模块、电池电源模块和流量矫直器，流量计主体具有供气体流动的气流通道，MEMS传感元件安装于流量计主体，且MEMS传感元件的探测部伸入气流通道，探测部包括质量流量传感器，MEMS传感元件还包括热物性传感器，热物性传感器包括两个热敏元件，一个热敏元件被配置为与被测量的气体接触；质量流量传感器和热物性传感器均与控制模块电连接。本发明专利技术提供的气体热式质量流量计能够实现与气体组分无关的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种气体热式质量流量计
本专利技术涉及气体流量测量领域，具体而言，涉及一种气体热式质量流量计。
技术介绍
气体热式质量流量计的优点在于其计量结果不受环境温度和压力变化的影响，但当质量流量转换为标准体积流量计量时，如果校准气体与实际测量气体不一致，其计量结果将受气体的组分变化影响。因此，在用于贸易计量的目的时，将与现有的计量规范相冲突。对于工业气体测量，采用简单的气体转换因子可获得测量需要的重复性，但对于贸易计量的需求，气体转换因子不完全能保障测量需要的精度，因此，有效解决气体热式质量流量计因校准和使用气体间的精度，对于其在贸易计量领域内的应用十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种气体热式质量流量计，以解决现有气体热式质量流量计在使用过程中，当校准气体和测量气体不一致时受气体组分影响而导致测量精度偏差的技术问题。本专利技术提供的气体热式质量流量计，包括流量计主体、MEMS传感元件、控制模块、电池电源模块和流体矫直器。所述流量计主体具有供气体流动的气流通道。所述MEMS传感元件安装于所述流量计主体，且所述MEMS传感元件的探测部伸入所述气流通道，所述探测部包括质量流量传感器，所述MEMS传感元件还包括热物性传感器，所述热物性传感器包括两个热敏元件，其中，一个所述热敏元件被配置为与被测量的气体接触。所述质量流量传感器和所述热物性传感器均与所述控制模块电连接。所述电池电源模块用于为所述气体热式质量流量计中的用电部件供电。所述流体矫直器安装于所述流量计主体的入口处。进一步地，所述MEMS传感元件包括安装部和与所述安装部固定连接的杆状部，所述安装部用于与所述流量计主体固定连接，所述探测部位于所述杆状部远离所述安装部的一端，所述热物性传感器位于所述杆状部与所述安装部之间。进一步地，所述杆状部与所述安装部之间设置有封闭空间，所述热物性传感器位于所述封闭空间中，所述封闭空间开设有用于与外界进行气体交换的开口。进一步地，所述杆状部与所述安装部之间设置有并排的第一封闭空间和第二封闭空间，所述第一封闭空间设置有所述热物性传感器，所述第一封闭空间内充满参考气体，所述第二封闭空间开设有用于与外界进行气体交换的开口，所述第二封闭空间设置有所述热物性传感器，所述第二封闭空间内的所述热物性传感器被配置为与所述气流通道内的气体接触；所述第一封闭空间与所述第二封闭空间二者的空间尺寸相同。进一步地，所述杆状部包括第一段和第二段，所述第一段用于与所述安装部固定连接，所述第二段用于与所述探测部固定连接，其中，所述第一段的径向截面为圆形，所述第二段的轴向截面为V形，所述第二段的尖端朝向所述气流通道，且所述第二段的两个侧面与所述气流通道的延伸方向平行。进一步地，所述探测部还包括薄板，所述薄板固设于所述杆状部远离所述安装部的一端，所述薄板的板面与所述气流通道的延伸方向平行，所述质量流量传感器嵌装于所述薄板。进一步地，所述气流通道呈文丘里管状，所述传感元件的探测部伸入文丘里管状的所述气流通道的喉部的中心位置。进一步地，所述气体热式质量流量计还包括显示模块，所述显示模块被配置为显示所述气体热式质量流量计的测量数值。进一步地，所述气体热式质量流量计还包括密封的第一盒体和密封的第二盒体，所述第一盒体固定连接于所述流量计主体，所述电池电源模块位于所述第一盒体的内部；所述第二盒体固定连接于所述流量计主体，所述MEMS传感元件位于所述第二盒体的内部。进一步地，所述气体热式质量流量计还包括流体整流器，沿气体在所述气流通道内的流动方向，所述流体矫直器和所述流体整流器依次设置。进一步地，所述热物性传感器还包括硅基体，所述硅基体具有相背设置的第一面和第二面，两个所述热敏元件固设于所述第一面，所述第二面开设有热隔离腔。本专利技术气体热式质量流量计带来的有益效果是：使用该气体热式质量流量计对气体流量进行测量的原理为：首先，定义热物性传感器的两个热敏元件中，与被测量的气体直接接触的为第一热敏元件，不与被测量的气体接触的为第二热敏元件。气体在气流通道中流动的过程中，第一热敏元件与被测量的气体直接接触，当被测气体的成分发生变化时，第一热敏元件测量到该变化，然后，将相应的信号输出至控制模块，控制模块将输出信号反馈至质量流量传感器；质量流量传感器随后加热第一热敏元件，以修正因气体热物性值变化带来的热传导和导致的计量偏差，将测量值与标定值比较以进行实时校准，从而实现与气体组分无关的测量。其中，质量流量传感器采用与环境温度和压力变化无关的量热流量计量传感原理工作。需要说明的是，在静态流体环境中，可通过加热第一热敏元件的功耗测量气体热导率k，并可通过相邻第二热敏元件因扩散系数D而升高的温度测量定压比热容Cp，计算公式为：D＝k/ρCp，其中，ρ为气体密度。第一热敏元件和第二热敏元件在差分电路模式下工作，以消除热敏元件的电器不稳定性和温度效应，从而提高流体热性能测量精度。该气体热式质量流量计具有实时测量气体的热物性及自动修正的功能，在因气体组分或热物性值变化带来的与校准气体标准体积计量偏差的连续测量期间，质量流量传感器对气体的质量流量进行测量，及采用热物性传感器测量并实施实时计量修正，使得按转换后的标准体积计量结果与气体的组分无关。此外，电池电源模块的设置，能够实现为气体热式质量流量计中用电部件的供电，无需外接电源，实现了气体热式质量流量计的模块化与集成化。并且，通过在流量计主体的入口处设置流体矫直器，能够消除湍流以及流体不稳定波动，有利于提高测量精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的气体热式质量流量计的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的气体热式质量流量计的结构分解图；图3为本专利技术实施例提供的气体热式质量流量计的流量计主体的半剖结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的气体热式质量流量计的MEMS传感元件的第一形式的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的气体热式质量流量计的MEMS传感元件的第一形式的局部结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的气体热式质量流量计的MEMS传感元件的第一形式的内部结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的气体热式质量流量计的MEMS传感元件的第二形式的内部结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的气体热式质量流量计的热物性传感器的结构示意图。附图标记说明：100-流量计主体；110-气流通道；120-安装口；130-第一法兰；140-第二法兰；150-流体矫直器；160-流体整流器；200-MEMS传感元件；210-探测部；211-质量流量传感器；212-薄板；220-杆状部；221-第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体热式质量流量计，其特征在于，包括：/n流量计主体(100)，所述流量计主体(100)具有供气体流动的气流通道(110)；/nMEMS传感元件(200)，所述MEMS传感元件(200)安装于所述流量计主体(100)，且所述MEMS传感元件(200)的探测部(210)伸入所述气流通道(110)，所述探测部(210)包括质量流量传感器(211)，所述MEMS传感元件(200)还包括热物性传感器(270)，所述热物性传感器(270)包括两个热敏元件，其中，一个所述热敏元件被配置为与被测量的气体接触；/n控制模块(700)，所述质量流量传感器(211)和所述热物性传感器(270)均与所述控制模块(700)电连接；/n电池电源模块(500)，所述电池电源模块(500)用于为所述气体热式质量流量计中的用电部件供电；以及/n流体矫直器(150)，所述流体矫直器(150)安装于所述流量计主体(100)的入口处。/n

【技术特征摘要】
1.一种气体热式质量流量计，其特征在于，包括：
流量计主体(100)，所述流量计主体(100)具有供气体流动的气流通道(110)；
MEMS传感元件(200)，所述MEMS传感元件(200)安装于所述流量计主体(100)，且所述MEMS传感元件(200)的探测部(210)伸入所述气流通道(110)，所述探测部(210)包括质量流量传感器(211)，所述MEMS传感元件(200)还包括热物性传感器(270)，所述热物性传感器(270)包括两个热敏元件，其中，一个所述热敏元件被配置为与被测量的气体接触；
控制模块(700)，所述质量流量传感器(211)和所述热物性传感器(270)均与所述控制模块(700)电连接；
电池电源模块(500)，所述电池电源模块(500)用于为所述气体热式质量流量计中的用电部件供电；以及
流体矫直器(150)，所述流体矫直器(150)安装于所述流量计主体(100)的入口处。


2.根据权利要求1所述的气体热式质量流量计，其特征在于，所述MEMS传感元件(200)包括安装部(230)和与所述安装部(230)固定连接的杆状部(220)，所述安装部(230)用于与所述流量计主体(100)固定连接，所述探测部(210)位于所述杆状部(220)远离所述安装部(230)的一端，所述热物性传感器(270)位于所述杆状部(220)与所述安装部(230)之间。


3.根据权利要求2所述的气体热式质量流量计，其特征在于，所述杆状部(220)与所述安装部(230)之间设置有封闭空间(261)，所述热物性传感器(270)位于所述封闭空间(261)中，所述封闭空间(261)开设有用于与外界进行气体交换的开口(262)。


4.根据权利要求2所述的气体热式质量流量计，其特征在于，所述杆状部(220)与所述安装部(230)之间设置有并排的第一封闭空间(263)和第二封闭空间(264)，所述第一封闭空间(263)设置有所述热物性传感器(270)，所述第一封闭空间(263)内充满参考气体，所述第二封闭空间(264)开设有用于与外界进行气体交换的开口(262)，所述第二封闭空间(264)设置有所述热物性传感器(270)，所述第二封闭空间(264)内的所述热物性传感器(270)被配置为与所述气流通道(110)内的气体接触；
所述第一封闭空间(263)与所述第二封闭空间(264)二者的空间尺寸相同。...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯勇，周昌全，黄立基，
申请(专利权)人：矽翔微机电杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33