一种气体流量计制造技术

本发明专利技术提供了一种气体流量计，涉及气体计量设备领域，为解决现有气体计量方式存在的气体贸易计量不准确的问题而设计。该气体流量计包括计量单元和通信单元，计量单元包括气体流道、MEMS传感器组件及控制模块，气体流道提供被检测气体稳定的流场；MEMS传感器组件包括均与控制模块电连接的MEMS热飞行时间传感器和可燃气体浓度传感器，MEMS热飞行时间传感器包括沿气体流动方向依次设置的第一加热元件和多个热敏元件，多个热敏元件中的至少两个至第一加热元件的距离为非整数倍关系，MEMS热飞行时间传感器被配置为测量气体的体积流量和质量流量；通信单元与控制模块电连接。本发明专利技术提供的气体流量计计量结果准确。

【技术实现步骤摘要】
一种气体流量计
本专利技术涉及气体计量设备领域，具体而言，涉及一种气体流量计。
技术介绍
促进清洁能源的应用一直是世界各国应对全球气候变化的关键任务之一，其中，天然气作为清洁能源已被越来越多地用于民用厨具和供暖。目前，在城市民用天然气这一层次贸易计量，几乎所有国家/地区现行法规采用的计量方式均为体积计量，这种计量技术在测量原理上为机械技术，其计量值随温度和压力的变化而变化。但是，对于消费者而言，其所实际消费的为天然气的热值，而不是天然气的体积，天然气的热值取决于该气体中具有燃烧值的组分，因此，使用相同的体积计量，当供气源组分发生改变时，消费者所支付的体积费用与其热值也会有所不同，这就导致天然气在贸易计量过程中存在不公平现象，影响消费者利益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种气体流量计，以解决现有气体计量方式存在的气体贸易计量不准确的技术问题。本专利技术提供的气体流量计，包括计量单元和通信单元。所述计量单元包括气体流道、MEMS(MicroelectroMechanicalSystems，微机电系统)传感器组件及控制模块，其中，所述气体流道提供被检测气体稳定的流场；所述MEMS传感器组件包括均与所述控制模块电连接的MEMS热飞行时间传感器和可燃气体浓度传感器，所述MEMS热飞行时间传感器包括沿气体流动方向依次设置的第一加热元件和多个热敏元件，多个所述热敏元件中的至少两个至所述第一加热元件的距离为非整数倍关系，所述MEMS热飞行时间传感器被配置为测量气体的体积流量和质量流量，所述可燃气体浓度传感器被配置为测量气体中具有燃烧值的组分浓度；所述通信单元与所述控制模块电连接，所述通信单元被配置为输出计量数据。进一步地，所述气体流量计还包括气体缓冲室，所述气体缓冲室具有入口和出口，所述气体流道设置于所述气体缓冲室内，且所述气体流道的出气端与所述出口连接并导通，所述气体流道的进气端延伸至所述气体缓冲室内；所述入口和所述出口开设于所述气体缓冲室的同一表面。进一步地，所述MEMS传感器组件还包括载板，所述MEMS热飞行时间传感器和所述可燃气体浓度传感器均固设于所述载板，所述载板插设于所述气体流道，且所述MEMS热飞行时间传感器位于所述气体流道内，所述可燃气体浓度传感器位于所述气体流道外。进一步地，所述气体流道呈文丘里管状，所述MEMS热飞行时间传感器位于所述气体流道的喉部的中心位置。进一步地，所述气体流道的外壁固设有集气罩，所述集气罩的罩口朝向所述气体缓冲室的腔室，所述集气罩内形成集气腔，所述集气腔通过开口与所述气体流道连通，所述载板插设于所述开口。进一步地，所述开口处设置有过滤器，所述过滤器被配置为对自所述气体流道流向所述集气腔的气体过滤。进一步地，所述气体流道包括沿气体流动方向依次设置的主流道和连接流道，所述主流道呈直管状，所述连接流道呈弯管状，所述连接流道用于与所述出口连接；所述MEMS热飞行时间传感器位于所述主流道内。进一步地，所述主流道内设置有流量分配器，所述流量分配器包括多个依次套设的同轴管，且任意相邻两个所述同轴管的间距不大于位于最中心位置的所述同轴管的内径。进一步地，所述流量分配器的轴向长度不小于所述主流道的轴向长度的1/3。进一步地，所述气体流量计还包括电动阀，所述电动阀设置于所述入口处，所述电动阀与所述通信单元电连接，所述电动阀被配置为在设定状况时切断所述入口处的供气。进一步地，所述气体流道的进气端设置有流场调节器。进一步地，所述通信单元包括前盖、后盖和显示模块，所述前盖与所述后盖连接形成容纳腔，所述显示模块设置于所述容纳腔中，所述前盖开设有与所述显示模块相对的第一窗口，所述第一窗口处覆盖有透明面板，其中，所述透明面板具有数据防篡改功能。进一步地，所述通信单元还包括电池电源模块，所述电池电源模块设置于所述容纳腔，所述前盖还开设有与所述电池电源模块相对的第二窗口，所述第二窗口处可拆卸地盖合有电池室盖。进一步地，所述MEMS热飞行时间传感器还包括第一基体，所述热敏元件的数量为两个，所述第一加热元件和两个所述热敏元件均固设于所述第一基体；所述第一基体还设置有第一感温元件，所述第一感温元件被配置为感测气体的环境温度，且所述第一感温元件与所述控制模块电连接。进一步地，所述第一基体还设置有唤醒元件，所述唤醒元件与所述控制模块电连接，所述唤醒元件被配置为在感受到气体温度变化时唤醒控制模块。进一步地，所述可燃气体浓度传感器包括第二基体以及均设置于所述第二基体的可燃气体浓度感测元件、第二加热元件和第二感温元件，所述第二加热元件和所述第二感温元件均与所述控制模块电连接。本专利技术气体流量计带来的有益效果是：使用该气体流量计对气体流量进行测量的原理为：气体在气体流道中流动的过程中，将依次经过第一加热元件和多个热敏元件，由于各热敏元件至第一加热元件的距离已知，结合各热敏元件感应到气体的时间差，即可得到气体在气体流道中的流速，进而，根据气体流道的通流面积，即可得到气体的体积流量；与此同时，随着气体在气体流道的流动，各热敏元件还可以测得气体在当前位置的温度值，根据温度的衰减量，以及对应参考标准器的数值，得到气体此时所包含的分子数量，从而得到气体的质量流量，即：MEMS热飞行时间传感器获得气体的体积流量和质量流量。同时，所测气体的温度在不同测温传感器处所测得的数值，与气体本身的热物性相关联。MEMS热飞行时间传感器将同时测得的该组数据发送至控制模块，控制模块根据上述测得的体积流量和质量流量，即可经过计算得到气体当前的热导率、比热容等热物性参数。当发现测得的气体热物性参数与校准时测量到的值不同时，控制模块将向可燃气体浓度传感器发出工作信号，利用可燃气体浓度传感器对当前气体中具有燃烧值的组分浓度进行测量。由于具有燃烧值的固定组分组合的单一气体均具有独有的综合热物性参数，并且可以转换为高位热值。因此，通过组合传感器测量的数据可确定气体介质的热物性，同时，根据测得的具有燃烧值的气体组分所占的比例，可获得被测量气体的高位热值。经计量单元计量得到的数据将发送至通信单元，由通信单元输出计量数据，以供贸易结算。该气体流量计利用MEMS热飞行时间传感器，实现了气体体积流量和质量流量的测量，并且，通过在第一加热元件的下游设置多个热敏元件，并使其中至少两个热敏元件至第一加热元件的距离呈非整数倍关系，实现了对气体的热物性的测量。结合可燃气体浓度传感器对具有燃烧值的组分的测量，进一步获得被测气体的高位热值。从而，该气体流量计不仅可提供符合现行费率体系的贸易计量结果，同时，测得的气体高位热值可作为数据库和参考，以便于制定最公平、对城市燃气分销商和最终用户都有利的城市天然贸易计量体系。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，还可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体流量计，其特征在于，包括计量单元(010)和通信单元(020)；所述计量单元(010)包括气体流道(100)、MEMS传感器组件(200)及控制模块(300)，其中，所述气体流道(100)提供被检测气体稳定的流场；所述MEMS传感器组件(200)包括均与所述控制模块(300)电连接的MEMS热飞行时间传感器(210)和可燃气体浓度传感器(220)，所述MEMS热飞行时间传感器(210)包括沿气体流动方向依次设置的第一加热元件(212)和多个热敏元件，多个所述热敏元件中的至少两个至所述第一加热元件(212)的距离为非整数倍关系，所述MEMS热飞行时间传感器(210)被配置为测量气体的体积流量和质量流量，所述可燃气体浓度传感器(220)被配置为测量气体中具有燃烧值的组分浓度；所述通信单元(020)与所述控制模块(300)电连接，所述通信单元(020)被配置为输出计量数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种气体流量计，其特征在于，包括计量单元(010)和通信单元(020)；所述计量单元(010)包括气体流道(100)、MEMS传感器组件(200)及控制模块(300)，其中，所述气体流道(100)提供被检测气体稳定的流场；所述MEMS传感器组件(200)包括均与所述控制模块(300)电连接的MEMS热飞行时间传感器(210)和可燃气体浓度传感器(220)，所述MEMS热飞行时间传感器(210)包括沿气体流动方向依次设置的第一加热元件(212)和多个热敏元件，多个所述热敏元件中的至少两个至所述第一加热元件(212)的距离为非整数倍关系，所述MEMS热飞行时间传感器(210)被配置为测量气体的体积流量和质量流量，所述可燃气体浓度传感器(220)被配置为测量气体中具有燃烧值的组分浓度；所述通信单元(020)与所述控制模块(300)电连接，所述通信单元(020)被配置为输出计量数据。


2.根据权利要求1所述的气体流量计，其特征在于，所述气体流量计还包括气体缓冲室(400)，所述气体缓冲室(400)具有入口(421)和出口(422)，所述气体流道(100)设置于所述气体缓冲室(400)内，且所述气体流道(100)的出气端(140)与所述出口(422)连接并导通，所述气体流道(100)的进气端(130)延伸至所述气体缓冲室(400)内。


3.根据权利要求2所述的气体流量计，其特征在于，所述MEMS传感器组件(200)还包括载板(230)，所述MEMS热飞行时间传感器(210)和所述可燃气体浓度传感器(220)均固设于所述载板(230)，所述载板(230)插设于所述气体流道(100)，且所述MEMS热飞行时间传感器(210)位于所述气体流道(100)内，所述可燃气体浓度传感器(220)位于所述气体流道(100)外。


4.根据权利要求3所述的气体流量计，其特征在于，所述气体流道(100)呈文丘里管状，所述MEMS热飞行时间传感器(210)位于所述气体流道(100)的喉部的中心位置。


5.根据权利要求3所述的气体流量计，其特征在于，所述气体流道(100)的外壁固设有集气罩(150)，所述集气罩(150)的罩口朝向所述气体缓冲室(400)的腔室，所述集气罩(150)内形成集气腔，所述集气腔通过开口(160)与所述气体流道(100)连通，所述载板(230)插设于所述开口(160)。


6.根据权利要求5所述的气体流量计，其特征在于，所述开口(160)处设置有过滤器，所述过滤器被配置为对自所述气体流道(100)流向所述集气腔的气体过滤。


7.根据权利要求2-6任一项所述的气体流量计，其特征在于，所述气体流道(100)包括沿气体流动方向依次设置的主流道(110)和连接流道(120)，所述主流道(110)呈直管状，所述连接流道(120)呈弯管状，所述连接流道(120)用于与所述出口(422)连接；所述MEMS热飞行时间传感器(210)位于所述主流道(110)内。

【专利技术属性】
技术研发人员：周昌全，冯勇，杨荣中，江苏刚，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