一种热式质量流量传感器流道结构

技术领域

本发明属于流体测量器件领域，具体涉及一种热式质量流量传感器流道结构。

背景技术

流量传感器可以用来测量流体的流量，根据敏感芯片在流道内的位置，目前主要有直通式和旁路式两种。直通式结构中，敏感芯片布置在主管路内，具有结构简单、压损小、响应快等优点。在旁路式结构中，用于测量流量的敏感芯片不是布置在流体的主管路中，而是布置在绕过主管路的旁路中，在操作中，流体的一小部分从主管路分流到测量该部分流量的旁路，基于主管路/旁路结构的已知设计，主管路中的流量可从旁路中的测量流量推导得出。

旁路式流量传感器布置的优点是旁路截面积小，流场相对稳定，具有更好的测量分辨率，旁路中的测量条件优于主管路，并且，在实际应用中，在主管路中布置敏感芯片比较困难或者测量效果不理想。

然而，引入旁路可能会在流体中引起湍流，特别是在旁路从主管路分支的区域，因此，旁路中的流体部分也可能受到湍流的影响，这可能会影响到旁路中的测量准确度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种热式质量流量传感器流道结构，具体包括：流量管壳(1)，敏感芯片(3)，引导件(4)，信号采集电路(5)；所述流量管壳(1)包括主管路(7)和旁管路(8)，所述旁管路(8)通过旁路进流口(2)和旁路出流口(6)连接在主管路(7)内壁；所述敏感芯片(3)设置在旁管路(8)内壁且与信号采集电路(5)连接；所述引导件(4)设置在主管路(7)内壁且所述引导件(4)一端设置在旁管路(7)的旁路进流口(2)前端，另一端设置在旁路出流口(6)后端。

优选的，所述旁管路(8)的旁路进流口(2)和旁路出流口(6)至少各一个。

进一步的，所述旁管路(8)的旁路进流口(2)若为多个，则在敏感芯片(5)前合并为单个通道。

优选的，所述引导件(4)为多个，其数量根据旁管路(8)的旁路进流口(2)和旁路出流口(6)的数量决定。

进一步的，所述引导件(4)的高度不小于所连接的旁管路(8)的旁路进流口(2)和旁路出流口(6)的直径。

优选的，所述引导件(4)的直径尺寸及位置限定旁路进流口(2)的截面积，旁路进流口(2)的截面积限定流体流入旁管路(8)的气体流量，敏感芯片(3)根据流体流入旁管路(8)的气体流量测量气体流量大小。

优选的，所述流量管壳(1)内还包括流阻(11)，所述流阻(11)设置在主管路(7)内壁且所述流阻(11)一端设置在旁管路(8)的旁路进流口(2)前。

本发明的有益效果：

本发明通过设置引导件，使主路径中的流动在旁路分支的位置处表现出更少的湍流，在该位置处的更多层流反过来导致旁路中的更多层流；设置流阻以用于引起流体中的压降并且因此将一部分流体转向到旁路中；从而实现提高敏感芯片的测量准确度。

附图说明

图1为本发明的流量传感器的横剖图；

图2为本发明的流量传感器的竖剖图；

图3为本发明的流量传感器的三维图；

图4为本发明的流量传感器的侧视图；

图5为本发明的敏感芯片测量流体的灵敏度示意图；

图中：1、流量管壳；2、旁路进流口；3、敏感芯片；4、引导件；5、信号采集电路；6、旁路出流口；7、主管路；8、旁管路；9、主管路进流口；10、主管路出流口；11、流阻。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种热式质量流量传感器流道结构，如图1、图2、图3、图4所示，包括：流量管壳(1)，敏感芯片(3)，引导件(4)，信号采集电路(5)；所述流量管壳(1)包括主管路(7)和旁管路(8)，所述旁管路(8)通过旁路进流口(2)和旁路出流口(6)连接在主管路(7)内壁；所述敏感芯片(3)设置在旁管路(8)内壁且与信号采集电路(5)连接；所述引导件(4)设置在主管路(7)内壁且所述引导件(4)一端设置在旁管路(7)的旁路进流口(2)前端，另一端设置在旁路出流口(6)后端。

当流体从主管路进流口(9)流入从主管路出流口(10)流出，通过引导件(4)将流体引导流体进入旁管路(8)，敏感芯片(3)对引入流体实现精确的测量，主管路中的流体流量基于旁路中的测量流量确定。

所述旁管路(8)的旁路进流口(2)和旁路出流口(6)至少各一个。

所述旁管路(8)的旁路进流口(2)若为多个，则在敏感芯片(5)前合并为单个通道，从而提高敏感芯片(3)的测量精确度，将旁路进流口(2)和旁路出流口(6)设置为多个可减少进入旁管路(8)的流体中的湍流。

所述引导件(4)为多个，其数量根据旁管路(8)的旁路进流口(2)和旁路出流口(6)的数量决定。

在旁管路(8)的旁路进流口(2)前设置引导件(4)引起作用在流体上的附件摩擦力，从而使流体中的湍流减少，这有助于将湍流转换为层流，在旁管路(8)的旁路出流口(6)后设置引导件(4)可使主管路径中的流动在出口处变得平滑，并允许更恒定地从旁路吸收流体，这反过来也增强了流体在旁路中的更顺畅的流动。

所述引导件(4)的高度不小于所连接的旁管路(8)的旁路进流口(2)和旁路出流口(6)的直径。

为了提供足够量的摩擦，引导件(4)的高度不小于其分别属于旁管路(8)的旁路进流口(2)和旁路出流口(6)的直径。

所述引导件(4)的直径尺寸及位置限定旁路进流口(2)的截面积，旁路进流口(2)的截面积限定流体流入旁管路(8)的气体流量，敏感芯片(3)根据流体流入旁管路(8)的气体流量测量气体流量大小。

如图5所示，通过控制引导件的尺寸及位置还可以限定进气口通道的截面积，使流经旁路的气体流量大小可控，这对于确定传感器的量程和输出是有必要的。如下图所示，Q表示流经传感器的全部流量，G表示对应的传感器输出信号，S1和S2代表两个不同的旁路进气口截面积，如下图所示，可以明显看出，对于给定的流量Q，传感器输出Qs1超过传感器输出Qs2，原因是流经S1的旁路流量比流经S2的旁路流量更多。假设S1主管路所有的气体都流经旁路，S2只有一小部分气体流入旁路，大部分气体从主管路流过，当两个传感器输出相等时：

G

对应的流量分别为Qs1和Qs2，二者之间的比值如下

对式(1)求解：

那么t可改写为：

其中，比率t表示传感器的输出相同时旁路流量和传感器总流量之间的关系。

图5中，Qs1max表示S1对应传感器的最大量程，Qs2max表示S2对应传感器的最大量程，当传感器流量Q相同时，流经S1的旁路气体流量大于S2的旁路气体流量，Qs1max＜Qs2max，但是随着传感器的量程增大，灵敏度随之下降。

所述流量管壳(1)内还包括流阻(11)，所述流阻(11)设置在主管路(7)内壁且所述流阻(11)一端设置在旁管路(8)的旁路进流口(2)前，流阻(11)可以布置在主管路(7)中以用于引起流体中的压降并且因此将一部分流体转向到旁路中，例如，可以具有网格形状的这种流阻可以布置。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。