CN211291579U - 一种流量传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种流量传感器，其包括：传感器壳体，其设置有第一空腔和第二空腔以及第一接咀和第二接咀；流量测量组件，设置在第一空腔中，用于将待测流体的流量转换成随时间变化的调制光，并将调制光转换成对应的电脉冲信号；信号处理电路，用于接收电脉冲信号，并将电脉冲信号处理成对应的脉冲方波信号。本实用新型采用了光电式检测原理来将待测流体的流量转换成随时间变化的调制光，并将调制光转换成对应的电脉冲信号，进而再处理成对应的脉冲方波信号后输出，从而外部的计算设备可根据该脉冲方波信号计算出流体的流量，避免了变磁阻式涡轮流量计对微小流量进行测量时产生影响叶片转动的磁阻力矩，有效提高了对微小流量的测量范围和精度。

Description

一种流量传感器

技术领域

本实用新型涉及流量测量技术领域，具体涉及一种流量传感器。

背景技术

现有技术中，流体的流量测量通常采用涡轮流量计来实现。涡轮流量计是种常用的流量测量仪表，其中的变磁阻式是国内涡轮流量计最常用的转速检测方式。

然而，这种检测方式存在有磁钢对叶片具有较大吸引力的问题，从而会产生磁阻力矩，而在对微小流量的流体进行流量测量时，这种磁阻力矩会成为影响叶轮转动的主要阻力矩，会对微小流量的测量范围和精度产生较大影响。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种流量传感器，以解决现有技术中变磁阻式涡轮流量计对微小流量进行流量测量时会影响测量范围和精度的问题。

本实用新型实施例提供一种流量传感器，一种流量传感器，其特征在于，包括：

传感器壳体，其内部设置有第一空腔和第二空腔，其左右两侧还分别设置有第一接咀和第二接咀，所述第一接咀和所述第二接咀均与所述第一空腔连通；

流量测量组件，设置在所述传感器壳体内并位于所述第一空腔中，用于在待测流体通过所述第一接咀流入所述第一空腔且从所述第二接咀流出时，将待测流体的流量转换成随时间变化的调制光，并将所述调制光转换成对应的电脉冲信号；

信号处理电路，设置在所述传感器壳体内并位于所述第二空腔中，用于接收所述电脉冲信号，并将所述电脉冲信号处理成对应的脉冲方波信号。

作为本实用新型的优选方式，所述流量测量组件包括叶轮、发光二极管和光电三极管，所述发光二极管和所述光电三极管相对设置在所述叶轮两侧，所述发光二极管和所述光电三极管还分别与所述信号处理电路连接；

所述叶轮上设置有多个叶片，所述叶轮上靠近所述发光二极管的一侧还设置有遮光板；所述遮光板上设置有多个透光孔，在所述叶轮旋转时所述发光二极管能够分别对准所述透光孔以使所述发光二极管发出的光进入所述光电三极管中。

作为本实用新型的优选方式，所述叶轮为切向式叶轮；

所述叶轮通过转轴设置在所述第一空腔内并可绕所述转轴旋转。

作为本实用新型的优选方式，所述透光孔分别设置在所述遮光板上位于相邻两个叶片之间的位置处。

作为本实用新型的优选方式，所述传感器壳体包括前盖板、主壳体和后盖板，所述前盖板和所述后盖板分别设置在所述主壳体的前后两侧；

所述前盖板和所述主壳体闭合后形成所述第一空腔、所述第一接咀和所述第二接咀，所述后盖板和所述主壳体闭合后形成所述第二空腔。

作为本实用新型的优选方式，所述前盖板和所述主壳体之间还设置有密封圈。

本实用新型实施例提供的一种流量传感器，通过在传感器壳体内设置光电式流量测量组件和信号处理电路，采用了光电式检测原理来将待测流体的流量转换成随时间变化的调制光，并将调制光转换成对应的电脉冲信号，进而再处理成对应的脉冲方波信号后向外输出，从而外部的计算设备可根据该脉冲方波信号计算出流体的流量，避免了变磁阻式涡轮流量计对微小流量进行测量时产生影响叶片转动的磁阻力矩，有效提高了对微小流量的测量范围和精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种流量传感器的内部结构示意图；

图2为图1中沿A-A线的剖视图；

图3为本实用新型实施例提供的一种流量传感器中叶轮的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种流量传感器中叶轮的另一结构示意图。

其中：

100、传感器壳体，101、第一空腔，102、第二空腔，103、第一接咀，104、第二接咀，105、前盖板，106、主壳体，107、后盖板，108、密封圈；

200、流量测量组件，201、叶轮，2011、叶片，2012、遮光板，2013、透光孔，2014、转轴，202、发光二极管，203、光电三极管；

300、信号处理电路。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

参照图1～图4所示，本实用新型实施例公开了一种流量传感器，其主要包括：

传感器壳体100，其内部设置有第一空腔101和第二空腔102，其左右两侧还分别设置有第一接咀103和第二接咀104，第一接咀103和第二接咀104均与第一空腔101连通；

流量测量组件200，设置在传感器壳体100内并位于第一空腔101中，用于在待测流体通过第一接咀103流入第一空腔101且从第二接咀104流出时，将待测流体的流量转换成随时间变化的调制光，并将调制光转换成对应的电脉冲信号；

信号处理电路300，设置在传感器壳体100内并位于第二空腔102中，用于接收电脉冲信号，并将电脉冲信号处理成对应的脉冲方波信号。

本实施例中，该流量传感器采用了光电式检测原理来对微小流量进行测量，主要包括传感器壳体、流量测量组件和信号处理电路三部分，其中流量测量组件和信号处理电路均设置在传感器内部。

传感器壳体内部设置有第一空腔和第二空腔，用于分别容纳流量测量组件和信号处理电路，第一空腔和第二空腔不连通，形成相互独立的空间，可以防止第一空腔中的待测流体进入到第二空腔中。其左右两侧还分别设置有第一接咀和第二接咀，待测流体可以通过第一接咀流入第一空腔，然后再从第二接咀流出中。其中，第一接咀和第二接咀可以采用不同的接口形式，如74°锥面导管连接方式或法兰式连接，本领域技术人员可以根据实际需求情况确定具体的接口形式。

当待测流体通过第一接咀流入第一空腔并从第二接咀流出时，位于第一空腔中的流量测量组件可将待测流体的流量转换成随时间变化的调制光，并将调制光转换成对应的电脉冲信号。信号处理电路接收流量测量组件输出的电脉冲信号，并将这些电脉冲信号处理成对应的脉冲方波信号。信号处理电路可将这些脉冲方波信号输出到外部的计算设备中，最终由外部的计算设备根据该脉冲方波信号计算出流体的流量。

上述的信号处理电路是将流量测量组件输出的电脉冲信号进行整形处理的单元，本领域技术人员可根据使用需求进行设计，可将接收到的电脉冲信号进行整形，处理成对应的脉冲方波信号后向外输出，该脉冲方波信号为模拟信号。

示例性地，上述的信号处理电路优选采用主要由电流电压转换电路和施密特电路组成的电路结构，其中电流电压转换电路将光电三极管的电流信号转化为电压信号，施密特电路再将转化后的电压信号进行整形处理，输出需要的脉冲方波信号。

需要说明的是，信号处理电路的具体结构为本领域技术人员的公知技术，上述结构仅为一种优选结构，本实用新型不对其具体结构做限定，本领域技术人员还可根据使用需求增加相应的电路模块。

上述实施例提供的一种流量传感器，尤其适用于对微小流量进行测量，能够有效避免变磁阻式涡轮流量计对微小流量进行测量时产生影响叶片转动的磁阻力矩，有效提高了对微小流量的测量范围和精度。

优选地，传感器壳体100包括前盖板105、主壳体106和后盖板107，前盖板105和后盖板107分别设置在主壳体106的前后两侧；

前盖板105和主壳体106闭合后形成第一空腔101、第一接咀103和第二接咀104，后盖板107和主壳体106闭合后形成第二空腔102。

具体地，传感器壳体分为前盖板、主壳体和后盖板三部分，其中前盖板和后盖板分别设置在主壳体的前后两侧，前盖板和后盖板均以螺钉连接方式与主壳体连接，方便组合和拆卸。

主壳体的前后两侧均设置有相应的凹槽，分别用于容纳流量测量组件和信号处理电路，同时其左右两侧设置有第一接咀和第二接咀，分别用于供待测流体流入和流出。当前盖板闭合连接在主壳体上时，会对应形成第一空腔、第一接咀和第二接咀，而当后盖板闭合连接在主壳体上时，会对应形成第二空腔，第一空腔和第二空腔之间不连通，可以防止第一空腔中的待测流体进入到第二空腔中从而使位于第二空腔中的信号处理电路损坏。

优选地，前盖板105和主壳体106之间还设置有密封圈108。

具体地，前盖板和主壳体之间还设置有环形密封圈，该密封圈可对第一空腔进行密封，有效防止待测液体从第一空腔中流出。

在上述实施例的基础上，流量测量组件200包括叶轮201、发光二极管202和光电三极管203，发光二极管202和光电三极管203相对设置在叶轮201两侧，发光二极管202和光电三极管203还分别与信号处理电路300连接；

叶轮201上设置有多个叶片2011，叶轮201上靠近发光二极管202的一侧还设置有遮光板2012；遮光板2012上设置有多个透光孔2013，在叶轮201旋转时发光二极管202能够分别对准透光孔2013以使发光二极管202发出的光进入光电三极管203中。

本实施例中，流量测量组件分为叶轮、发光二极管和光电三极管三部分，发光二极管和光电三极管相对设置在叶轮两侧下方的位置处。为使整体结构简单，通常将发光二极管设置在叶轮的前侧，而将光电三极管设置在叶轮的后侧，二者相对设置并处于同一水平线上。同时，发光二极管和光电三极管还分别通过连接线与信号处理电路实现电连接。

叶轮上设置有多个叶片，其靠近发光二极管的一侧还设置有遮光板，当待测流体从第一接咀中流入时，会对叶轮上的叶片进行冲击，推动叶轮旋转。此外，在遮光板上对应设置了多个透光孔，当叶轮在待测流体的推动下旋转时，发光二极管能够分别对准遮光板上的各个透光孔，从而使发光二极管发出的光能够进入光电三极管中。

本实施例附图中所示的叶片和透光孔的数量均为6个，本领域技术人员可以根据实际情况将叶片和透光孔设置成其他数量，本实施例对此不做限定。

待测流体流过传感器时，会冲击叶轮的叶片从而推动叶轮旋转，在一定流量范围内叶轮转动的角速度与待测流体的流速成正比，待测流体通过流量传感器的体积根据叶轮的旋转次数可以换算得到。具体地，叶轮的旋转次数是利用光电三极管在受光照或无光照时会产生“有电信号”或“无电信号”的特性得到的。

应用在本实施例中时，光电三极管作为一种开关式光电转换元件，当有流体通过流量传感器时会使叶轮旋转，而叶轮旋转时通过叶轮的遮光板和透光孔对发光二极管发出的光进行切割，可将发光二极管发出的光调制成随时间变化的调制光。当叶轮旋转一圈时，光电三极管便接收到与透光孔的数量相同个数的光信号，进而将这些调制光的光信号转换成对应的电脉冲信号，再进一步通过信号处理电路将其处理成对应的脉冲方波信号。根据一定时间接收到的电脉冲信号数量和叶轮上透光孔的数量即可计算得到叶轮的转速，叶轮的转速正比于待测流体的流量，因此外部的计算设备将处理得到的脉冲方波信号，再结合流量计标定的仪表系数(输出的脉冲数目正比于通过流量计的流体体积，其比例系数称为流量计的仪表系数)进行计算即可得到待测流体的流量。在测量范围内，本实施例中的流量传感器的流量脉冲频率与体积流量成正比。

优选地，叶轮201为切向式叶轮；叶轮201通过转轴2014设置在第一空腔201内并可绕转轴2014旋转。

具体地，将叶轮设置为切向式，将叶轮上的各个叶片对应设置成直齿式，这样待测流体从第一接咀流入后，其向前的冲击力会垂直作用在叶轮的叶片上，会使待测流体的推动力矩达到最大，便于测量。

此外，叶轮通过一个转轴安装在第一空腔内，叶轮的叶片受到待测流体的冲击后会围绕转轴旋转，进而再旋转时可利用叶轮上的遮光板和透光孔对发光二极管发出的光进行切割，以将发光二极管发出的光调制成随时间变化的调制光。

优选地，透光孔2013分别设置在遮光板2012上位于相邻两个叶片2011之间的位置处。

具体地，为了方便在遮光板上设置透光孔，优选将透光孔设置在遮光板上位于相邻两个叶片之间的位置处。这样设置后，透光孔均匀布置在遮光板上，从而将发光二极管发出的光调制成随时间变化的调制光。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种流量传感器，通过在传感器壳体内设置光电式流量测量组件和信号处理电路，采用了光电式检测原理来将待测流体的流量转换成随时间变化的调制光，并将调制光转换成对应的电脉冲信号，进而再处理成对应的脉冲方波信号后向外输出，从而外部的计算设备可根据该脉冲方波信号计算出流体的流量信号，避免了变磁阻式涡轮流量计对微小流量进行测量时产生影响叶片转动的磁阻力矩，有效提高了对微小流量的测量范围和精度。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本公开实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种流量传感器，其特征在于，包括：

传感器壳体，其内部设置有第一空腔和第二空腔，其左右两侧还分别设置有第一接咀和第二接咀，所述第一接咀和所述第二接咀均与所述第一空腔连通；

流量测量组件，设置在所述传感器壳体内并位于所述第一空腔中，用于在待测流体通过所述第一接咀流入所述第一空腔且从所述第二接咀流出时，将待测流体的流量转换成随时间变化的调制光，并将所述调制光转换成对应的电脉冲信号；

信号处理电路，设置在所述传感器壳体内并位于所述第二空腔中，用于接收所述电脉冲信号，并将所述电脉冲信号处理成对应的脉冲方波信号。

2.根据权利要求1所述的流量传感器，其特征在于，所述流量测量组件包括叶轮、发光二极管和光电三极管，所述发光二极管和所述光电三极管相对设置在所述叶轮两侧，所述发光二极管和所述光电三极管还分别与所述信号处理电路连接；

所述叶轮上设置有多个叶片，所述叶轮上靠近所述发光二极管的一侧还设置有遮光板；所述遮光板上设置有多个透光孔，在所述叶轮旋转时所述发光二极管能够分别对准所述透光孔以使所述发光二极管发出的光进入所述光电三极管中。

3.根据权利要求2所述的流量传感器，其特征在于，所述叶轮为切向式叶轮；

所述叶轮通过转轴设置在所述第一空腔内并可绕所述转轴旋转。

4.根据权利要求2所述的流量传感器，其特征在于，所述透光孔分别设置在所述遮光板上位于相邻两个叶片之间的位置处。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的流量传感器，其特征在于，所述传感器壳体包括前盖板、主壳体和后盖板，所述前盖板和所述后盖板分别设置在所述主壳体的前后两侧；

所述前盖板和所述主壳体闭合后形成所述第一空腔、所述第一接咀和所述第二接咀，所述后盖板和所述主壳体闭合后形成所述第二空腔。

6.根据权利要求5所述的流量传感器，其特征在于，所述前盖板和所述主壳体之间还设置有密封圈。

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