气体流量计制造技术

一种气体流量计，其包括用作气流通路的导管（１）以及用于使导管（１）中的气流电离的电离装置（２）。位于电离装置下游的调制电极结构（４）调制已电离的气流中的离子分布。位于调制电极结构（４）下游的第一检测电极结构（８）和第二电极结构（９）检测已电离的气流中的已调制的离子分布。可以配置该调制电极结构（４）和检测电极结构（８，９），以产生具有至少平行于气流方向的实质性的分量的电场。该调制电极结构（４）和检测电极结构（８，９）可以包括电极对（５，６，１０，１１），每一个均具有限定在其中的多个孔，用作气流的通路。调制电极结构（４）可以用于捕捉一种极性的离子，以产生电离的气流，该气流包括大部分相反极性的离子，在这种情况下，该检测电极结构可以包括至少一个连接到电荷源的电极（１１）。电离的气流相对于电极的运动导致电荷在电极中的重新分布，这会产生表示电极（１１）和电荷源之间的离子分布的电流。多种装置提供了可以以小于１０伏的调制电压工作的气体流量计，从而，这些装置适于作为家用气体流量计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测定体积的气体流量计领域。这里描述的气体流量计技术特别适用于 住宅应用的气体流量计。
技术介绍
测定体积的住宅用气体流量计的最常见形式是隔膜气体流量计。这是一种以正位移原理工作的机械装置，其在每个完全的周期内允许固定体积的 气体通过。机械流量计在正常的操作中会受到磨损的影响，这将导致精度随时间降低以及 最后完全失效的可能性。自动计量读数(Automatic Meter Reading,AMR)装置的日益流行 意味着必须经常用一些形式的编码器与机械读出器形成接口，以便可以自动地读出消耗量 fn息ο希望可以提供不包含运动部件的气体流量计，即静态气体流量计，其中，消耗的气 体的体积的测量是直接以电子形式获得的。从这种实现中还可以获得其他的益处，包括基 于使用时间、高峰需求或者局部气体价格变动来设置更加复杂的价目表的能力，或者与其 他诸如电、油或可再生能源之类的家用能源共享信息的能力。已经开发出了三个类型的静 态体积测量的气体流量计。第一类型是可以商业获得的用于利基应用的传播时间式超声流 量计，利基应用可以支撑这种流量计的高昂成本。第二类型已知技术是热质量流量计，这是 该领域中的较新的技术，采用了旁路方法和微型加工传感器。第三类型是射流振荡器流量 计，这种类型是在20世纪50年代开发的。所有这些剂量技术都具有比机械式流量计更昂 贵的缺点，并要求相当数量的电池能量，这也增大了成本。US3, 688，106 (Brain)描述了一种用于测量导管中的气体速度的流量计。这种流量 计具有一个离子源和两个离子采集器，以便导管中的首先被电离，然后通过采集器。将电压 脉冲施加到第一采集器，测量这个脉冲和在第二采集器处所采集到的离子数量中产生的效 果之间的间隔，来给出气体速度。通过确定在第二个采集器位置处在脉冲之间采集的离子 的数量来测量气体密度，从速度和密度的乘积中得到质量流量。在该系统中，施加到第一采 集器的电压脉冲是IOOHz方波，120伏的电压被施加通过第二采集器。高电压和高调制频率 使这种设计不适合家用气表所需要的低电压供电工作。在US3，842，670和US2，632，326中 描述了离子化速度气体流量计的其他结构。希望提供在US3，688，106 (Brain)中描述的通用类型的气体流量计，其可以以几 伏的工作电压工作，以便可以用标准电池对这种流量计进行经济地供电。然而，对于Brain 所描述的流量计的几何结构，本质上要求采集器的电极是足够间隔的，使得采集器对气流 表现出很小的阻抗或者不表现出阻抗。从而，需要一个超过100伏的工作电压来提供足够 大的电场以使流量计的电极发挥作用。由于要用只有几伏的工作电压来产生相同的电场，安装在Brain流量计中的导管直径需要小100倍，这会显著地阻挡家用气体供应的气流。至少在其优选实施例中，本专利技术寻求提供一种改进的体积测量的气体流量计，这 种流量计以电学操作原理和离子化气流检测工作，采用下面的原理气体的速度场与离子 化分布相互作用，并改变检测到的信号。在特定的实施例中，该气体流量计特别适用于计量 来自国家或地区的供气网络的气体用量。
技术实现思路
因此，从一个方面考虑，本专利技术提供了气体流量计，该气体流量计包括一个用作气 流通路的导管以及在使用中用于使导管中的气流电离的电离装置。在电离装置下游的调制 电极结构用于调制在已电离的气流中的离子分布。在调制电极结构下游的至少一个第一检 测电极结构用于检测已电离气流中的已调制的离子分布。配置调制电极结构和检测电极结 构中的至少一个，以产生具有至少一个平行于气流方向的实质分量的电场。从而，根据本专利技术，电极结构产生电场，该电场具有至少一个平行于气流方向的实 质分量。通过使电场平行而不是像现有技术中的情况那样垂直于气流方向，通过改变电极 结构的电极之间的间距，可以调制电场强度，间距的这种改变不需要影响通过导管的气流， 以这种方式，可以使气体流量计的流体动态需要独立于电学需要，这使得可以制造可以以 足够低的电压工作的用作家用气体流量计的气体流量计。 可以配置调制电极结构来产生具有至少一个平行于气流方向的实质分量的电场 (例如)来选择用作已电离的气流的离子的特定极性。另外或可替换地，可以配置检测电极 结构来产生具有至少平行于气流方向的实质分量的电场(例如)来选择性地检测离子的特 定极性。在特定实施例中，产生的电场基本上平行于气流的方向。然而，这不是必要的。例 如，高电场可以包括基本上平行于气流方向的分量以及基本上垂直于气流方向的分量。调制电极结构和/或检测电极结构可以采用任何合适的形状和结构。例如，该电 极结构可以是拱形的、半圆柱形的、半球形的等等。然而，在通常的实施例中，调制电极结构 包括基本相对的平板电极对，其被布置得基本垂直于气流的方向。另外或可替换地，检测电 极结构可以包括基本相对的平板电极对，其被布置得基本垂直于气流的方向。电极“对”不 表示这些电极是相同的，即使它们可以相同。总之，电极在气流方向上被隔开。电极的间隔可以小于1mm，优选小于0. 25mm。通 常，在使用中，在电极之间产生电场。在优选实施例中，电极均具有多个限定在其中的孔，用作气流通过电极的通路。这在本质上被认为是一种新的结构。从而，从另一个方面考虑，本专利技术提供了一种 气体流量计，其包括在使用中用作气流通路的导管，以及用于使导管中的气流电离的电离 装置。在电离装置下游的调制电极结构用于调制已电离的气流中的离子分布。在调制电极 结构下游的至少一个第一检测电极结构用于检测已电离气流中的已调制的离子分布。调制 电极结构和检测电极结构中的至少一个包括至少一个电极，其被布置在横断气流方向的方 向上，并具有多个限定在其中的孔，用作气流通过该电极的通路。孔的数量可以超过十个。从而，根据本专利技术的这个方面，配置该电极，允许气流通过该电极。以这种方式，可 以定位该电极，以在没有对通过流量计的气流产生不利影响的情况下获得想要的电效应或5电磁效应。该电极被布置在横断气流方向的方向上。这意味着电极不平行于气流方向。从而， 气流在一定程度上冲击该电极。通常，电极被布置得垂直于气流的方向。以这种方式，已电 离气流的电调制或电检测发生在沿导管的最短可能距离中，以便可以使气体流量计的空间 分辨率最大，并因此使气体流量计的检测精度最大化。而且，垂直的电极不会使气流偏向导管壁。该电极可以包括多个导体，其中，用相邻电极导体之间的间隔提供这些孔。不需要 在单一的单元中形成这些导体，但可以用离散的导体提供。然而，一个电极的这些导体在使 用中均连接至同一电势。从而，该电极可以采用线(例如，并行线)布置得形式。可替换 地，该电极可以采用单片的形式(通常为金属片)，其具有形成在其中的孔。这些孔可以是 用模塑、切、蚀刻、压戳或其他方式限定在金属中的。这些孔可以是孔、槽、针孔或其他任何 合适的孔。在优化布置中，该电极可以是网孔或网格的形式。通常，网格是限定在相邻导体之 间的规则阵列的孔。该阵列可以在一个方向上延伸，例如，并行槽的网格，或者可以在两个 方向上延伸，例如，水平和垂直导体的网格。选择网孔的间距使电极的电学有效性最大化。在本专利技术的实施例中，网孔的间距 小于5mm，优选小于3mm。理想上，网孔的填充本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体流量计，其包括：导管，其在使用中用作气流的通路；电离装置，其被用来对导管中的气流进行电离；调制电极结构，位于电离装置的下游，被设置来调制在已电离气流中的离子分布；以及至少一个第一检测电极结构，位于所述调制电极结构的下游，被布置得用来检测在所述已电离气流中的已调制的离子分布，其中，所述调制电极结构包括上游电极和下游电极，在使用中向每个电极施加各个调制电势，以调制在已电离气流中的离子分布，其中，施加到下游电极的调制电势与施加到上游电极的调制电势的极性相反，并具有一个选择的幅度，以便在该调制电极结构的下游，由于上游电极而产生的电场被由于下游的电极产生的电场抵消。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华格雷利耶科尔比，汉斯乔基姆斯坦纳，基蒙鲁索普洛斯，马修伊曼纽尔米尔顿斯托基，西蒙亚当莎士比亚，
申请(专利权)人：森泰克有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]