一种自供电液体计量器制造技术

本申请公开了一种自供电液体计量器包括两个并列设置的流体管道、第一传感单元、第二传感单元和信号处理模块。第一传感单元和第二传感单元连接于两个流体管道之间，第一传感单元位于流体管道的上游，第二传感单元位于流体管道的下游；在流体经过流体管道的情况下，两个流体管道相互靠近和远离使第一传感单元产生第一电信号，第二传感单元产生第二电信号，信号处理单元采集第一电信号和第二电信号，并根据产生第一电信号和第二电信号的时间差得到流体的流量。第一传感单元和第二传感单元为摩擦纳米发电机。采用摩擦纳米发电机作为第一传感单元和第二传感单元，使得自供电液体计量器的灵敏度较高，对管道流量的监测更加精准，应用范围更加广泛。应用范围更加广泛。应用范围更加广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种自供电液体计量器


[0001]本申请涉及传感器
，特别是涉及一种自供电液体计量器。

技术介绍

[0002]流体的流量监测对于工业生产、日常生活以及流体运输均具有十分重要的实际意义。监测仪表更是广泛应用于各种管路和管网中，例如城市供水、农业灌溉、工业运输、石油开采等。检测仪表通常采用电磁或超声波的方式进行传感监测，上述传感方式对流体流量信息响应较慢，且对电导率较低的流体介质反应度不灵敏。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种自供电液体计量器，用以解决现有的监测仪表测量介质种类有限，响应速度较慢的问题。
[0004]为了解决上述问题，本申请提供的一种自供电液体计量器，包括两个并列设置的流体管道、第一传感单元、第二传感单元和信号处理模块，其中，所述第一传感单元和所述第二传感单元连接于两个所述流体管道且位于两个所述流体管道之间，第一传感单元位于所述流体管道的上游，所述第二传感单元位于所述流体管道的下游；在流体经过所述流体管道的情况下，两个所述流体管道相互靠近和远离使所述第一传感单元产生第一电信号，所述第二传感单元产生第二电信号，所述信号处理模块采集所述第一电信号和所述第二电信号，并根据产生所述第一电信号和所述第二电信号的时间差得到所述流体的流量；所述第一传感单元和所述第二传感单元为摩擦纳米发电机。
[0005]在上述实施例中，采用摩擦纳米发电机作为第一传感单元和第二传感单元，使得自供电液体计量器的灵敏度较高，对管道流量的监测更加精准，相比电磁或超声波传感器能够监测的流体介质更多，应用范围更加广泛。流体在经过流体管道时会使流体管道振动从而产生轻微的扭曲形变，使得两个并列设置的流体管道会相互靠近或远离。流体从流体管道的上游向下游流过，位于上游的第一传感单元先产生第一电信号，然后位于下游的第二传感单元产生第二电信号。第一电信号和第二电信号存在相位差。信号处理单元通过检测第一电信号与第二电信号产生的时间差，根据时间差与流量标定系数的乘积得到流体的流量。
[0006]在可选的技术方案中，上述第二传感单元与第一传感单元结构可以相同。
[0007]在可选的技术方案中，所述第一传感单元包括相对设置的第一传感模块和第二传感模块，所述第一传感模块和所述第二传感模块分别设置于两个所述流体管道的外壁，所述第一传感模块和所述第二传感模块相互靠近和远离或接触和分离产生第一电信号；所述第二传感单元与所述第一传感单元结构相同。
[0008]进一步的，所述第一传感模块包括第一安装基座、第一摩擦层和第一电极层，所述第一电极层设置于所述第一安装基座与所述第一摩擦层之间；所述第二传感模块包括第二安装基座和第二电极层，所述第二电极层设置于所述第二安装基座朝向所述第一摩擦层的
一侧；所述第一传感模块通过第一安装基座安装于一个所述流体管道，所述第二传感模块通过第二安装基座安装于另一个所述流体管道。
[0009]进一步的，所述第一电极层和所述第二电极层的材质相同，所述材质为铜、铝、银中的任意一种；所述第一摩擦层的材质为聚四氟乙烯或氟化乙烯丙烯共聚物。
[0010]进一步的，上述自供电液体计量器还包括第一振动模块、第一供电模块和压电发电模块；所述压电发电模块包括受力片、压电片、弹簧振子和基座，所述基座安装于一个所述流体管道，所述受力片安装于另一个所述流体管道，所述弹簧振子的两端分别连接所述基座和压电片，所述受力片与所述压电片接触和分离产生第三电信号；所述第一振动模块连接于两个所述流体管道，用于使两个所述流体管道持续振动，以使所述压电发电模块持续产生所述第三电信号；所述压电发电模块与所述第一供电模块电连接，用于为所述第一供电模块供电；所述第一供电模块与所述第一振动模块电连接用于为所述第一振动模块供电。
[0011]在可选的技术方案中，所述第一供电模块与所述信号处理模块电连接，用于为所述信号处理模块供电。
[0012]进一步的，所述第一振动模块可以为电磁式激振器。
[0013]在另一可选的技术方案中，所述第一传感单元包括纸基式发电结构、第一固定支架和第二固定支架，所述纸基式发电结构的两端分别连接所述第一固定支架和所述第二固定支架，所述第一固定支架安装于一个所述流体管道，所述第二固定支架安装于另一个所述流体管道，两个所述流体管道靠近或远离使所述纸基式发电结构压缩和展开产生所述第一电信号；所述第二传感单元与所述第一传感单元的结构相同。
[0014]进一步的，所述纸基式发电结构包括首尾相连的第一发电组件和第二发电组件，所述第一发电组件和所述第二发电组件结构相同，所述第一发电组件包括第三电极层和第二摩擦层，所述第二摩擦层设置于所述第三电极层的朝向所述第二发电组件的第三电极层。
[0015]进一步的，所述第二摩擦层的材质为聚酰亚胺、聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物中的任意一种；所述第三电极层的材质为铜、铝、银中的任意一种。
[0016]进一步的，上述自供电液体计量器还包括第二供电模块和第二振动模块，所述第二振动模块连接于两个所述流体管道，用于使两个所述流体管道持续振动，以使所述第一传感单元持续产生所述第一电信号，使所述第二传感单元持续产生所述第二电信号，所述第一传感单元和所述第二传感单元分别与所述第二供电模块电连接用于为所述第二供电模块供电，所述第二供电模块与所述第二振动模块电连接用于为所述第二振动模块供电。
[0017]在可选的技术方案中，所述第二供电模块与所述信号处理模块电连接，用于为所述信号处理模块供电。
[0018]在可选的技术方案中，所述信号处理模块包括无线通信单元和单片机，所述单片机用于对所述第一电信号和所述第二电信号进行处理得到数据信号，并控制所述无线通信单元将所述数据信号发送到远程终端。
[0019]在可选的技术方案中，所述流体管道可以为U形。
[0020]在可选的技术方案中，上述自供电液体计量器还包括壳体、第一连接件和第二连接件，所述流体管道、所述第一传感单元和所述第二传感单元安装于壳体中，所述第一连接
件连接于所述流体管道的进口，所述第二连接件连接于所述流体管道的出口，所述自供电液体计量器通过所述第一连接件和所述第二连接件安装于外部流体管路。
附图说明
[0021]图1为本申请的一个实施例中自供电液体计量器的结构示意图；
[0022]图2为本申请的一个实施例中第一传感单元的结构示意图；
[0023]图3为本申请的一个实施例中压电发电模块的结构示意图；
[0024]图4为本申请的另一个实施例中自供电液体计量器的结构示意图；
[0025]图5为本申请的另一个实施例中第一传感单元的结构示意图；
[0026]图6为本申请的又一个实施例中自供电液体计量器的结构示意图。
[0027]附图标记：
[0028]1‑
流体管道；2
‑
第一传感单元；3
‑
第二传感单元；4
‑
信号处理模块；21
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自供电液体计量器，其特征在于，包括两个并列设置的流体管道、第一传感单元、第二传感单元和信号处理模块，其中，所述第一传感单元和所述第二传感单元连接于两个所述流体管道且位于两个所述流体管道之间，第一传感单元位于所述流体管道的上游，所述第二传感单元位于所述流体管道的下游；在流体经过所述流体管道的情况下，两个所述流体管道相互靠近和远离使所述第一传感单元产生第一电信号，所述第二传感单元产生第二电信号，所述信号处理模块采集所述第一电信号和所述第二电信号，并根据产生所述第一电信号和所述第二电信号的时间差得到所述流体的流量；所述第一传感单元和所述第二传感单元为摩擦纳米发电机。2.根据权利要求1所述的自供电液体计量器，其特征在于，所述第一传感单元包括相对设置的第一传感模块和第二传感模块，所述第一传感模块和所述第二传感模块分别设置于两个所述流体管道的外壁，所述第一传感模块和所述第二传感模块相互靠近和远离或接触和分离产生第一电信号；所述第二传感单元与所述第一传感单元结构相同。3.根据权利要求2所述的自供电液体计量器，其特征在于，所述第一传感模块包括第一安装基座、第一摩擦层和第一电极层，所述第一电极层设置于所述第一安装基座与所述第一摩擦层之间；所述第二传感模块包括第二安装基座和第二电极层，所述第二电极层设置于所述第二安装基座朝向所述第一摩擦层的一侧；所述第一传感模块通过第一安装基座安装于一个所述流体管道，所述第二传感模块通过第二安装基座安装于另一个所述流体管道。4.根据权利要求3所述的自供电液体计量器，其特征在于，所述第一电极层和所述第二电极层的材质相同，所述材质为铜、铝、银中的任意一种；所述第一摩擦层的材质为聚四氟乙烯或氟化乙烯丙烯共聚物。5.根据权利要求2～4任一项所述的自供电液体计量器，其特征在于，还包括第一振动模块、第一供电模块和压电发电模块；所述压电发电模块包括受力片、压电片、弹簧振子和基座，所述基座安装于一个所述流体管道，所述受力片安装于另一个所述流体管道，所述弹簧振子的两端分别连接所述基座和压电片，所述受力片与所述压电片接触和分离产生第三电信号；所述第一振动模块连接于两个所述流体管道，用于使两个所述流体管道持续振动，以使所述压电发电模块持续产生所述第三电信号；所述压电发电模块与所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：程廷海，李恒禹，孙雨杉，王中林，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：