RU2112216C1 - Датчик расходомера - Google Patents
Датчик расходомера Download PDFInfo
- Publication number
- RU2112216C1 RU2112216C1 RU97110196A RU97110196A RU2112216C1 RU 2112216 C1 RU2112216 C1 RU 2112216C1 RU 97110196 A RU97110196 A RU 97110196A RU 97110196 A RU97110196 A RU 97110196A RU 2112216 C1 RU2112216 C1 RU 2112216C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- membrane
- flow
- sensing element
- section
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
В гильзе корпуса установлена мембрана с закрепленными на ней стержнем и тензопреобразователем. На конце стержня укреплен чувствительный элемент (ЧЭ), воспринимающий силу лобового сопротивления потока и имеющий в поперечном сечении форму ромба. Тензопреобразователь выполнен в виде сапфировой пластины с кремниевыми элементами мостовой схемы. Форма поперечного сечения ЧЭ обеспечивает возможность применения датчика в расширенном диапазоне чисел Рейнольдса. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам для измерения расхода жидкостей и газов путем определения силы сопротивления тела (чувствительного элемента), установленного в потоке.
Известны устройства подобного типа (датчики расходомера), содержащие корпус с калиброванным прямоточным каналом и перпендикулярной последнему гильзой с установленной в ней мембраной, закрепленный на последней стержень с чувствительным элементом, размещенным в канале, и укрепленный на мембране тензопреобразователь (авт.св. СССР N 1778531, кл. G 01 F 1/28, 1990).
В качестве чувствительного элемента в таких датчиках расходомера обычно используются тела вращения (цилиндры, сферы, сферойды и т.п.). Коэффициент лобового сопротивления таких чувствительных элементов существенно изменяется при изменении критерия Рейнольдса. Можно выделить обычно лишь довольно узкий диапазон по критерию Рейнольдса, в котором коэффициент лобового сопротивления относительно стабилен, т.е. возможно измерение расхода.
Целью данного изобретения является устранение указанного существенного недостатка датчиков расходомера рассматриваемого типа, расширение диапазона по критерию Рейнольдса, в котором возможно надежное и точное измерение расхода.
Эта цель достигается тем, что в датчике расходомера, содержащем корпус с калиброванным прямоточным каналом и перпендикулярной каналу гильзой с установленной в ней мембраной, закрепленный на последней стержень с чувствительным элементом, размещенным в канале и укрепленный на мембране тензопреобразователь, чувствительный элемент выполнен в поперечном сечении в виде совмещенных основаниями, обращенных вершинами в противоположные стороны равнобедренных треугольников или ромба, одна из диагоналей которого параллельна оси прямоточного канала, причем тензопреобразователь выполнен в виде сапфировой пластины с укрепленными на ней кремниевыми элементами мостовой схемы. Такое выполнение, как будет показано ниже, обеспечивает точное измерение расхода в широком диапазоне критерия Рейнольдса.
На фиг. 1 показан датчик расходомера в соответствии с данным изобретением; на фиг.2 - сечение по 1-1 чувствительного элемента; на фиг.3 - зависимость коэффициента лобового сопротивления от критерия Рейнольдса для чувствительного элемента в виде ромба; на фиг.4 - аналогичная зависимость для цилиндрического чувствительного элемента.
Датчик расходомера содержит корпус 1 с калиброванным прямоточным каналом 2 и перпендикулярной каналу 2 гильзой 3 с установленной в ней мембраной 4. На мембране 4 закреплен стержень 5 с чувствительным элементом 6, размещенным в канале 2. На мембране укреплен тензопреобразователь в виде сапфировой пластины 7 с закрепленными на ней кремниевыми элементами мостовой схемы (не показаны). Чувствительный элемент 6 имеет в поперечном сечении (фиг.2) форму ромба, одна диагональ которого параллельна оси канала 2, или в общем случае форму двух совмещенных основаниями и обращенных вершинами в противоположные стороны равнобедренных треугольников.
Датчик расходомера работает следующим образом.
Поток жидкости или газа, протекающий по каналу 2, обтекает чувствительный элемент 6. При этом на чувствительный элемент действует сила лобового сопротивления F, которая определяется известным соотношением
F = C×SρW2/2
где
Cx - коэффициент лобового сопротивления
S - максимальная площадь чувствительного элемента, перпендикулярная потоку (мидель)
ρ - плотность среды потока,
W - скорость потока.
F = C×SρW2/2
где
Cx - коэффициент лобового сопротивления
S - максимальная площадь чувствительного элемента, перпендикулярная потоку (мидель)
ρ - плотность среды потока,
W - скорость потока.
Как видно из фиг.3, коэффициент лобового сопротивления Cx для чувствительного элемента, имеющего поперечное сечение в форме совмещенных основаниями равнобедренных (или в частном случае равносторонних) треугольников, крайне незначительно изменяется при увеличении числа Рейнольдса более 10, поэтому в области применения датчика, обозначенной на фиг.3 буквой L, Cx можно считать постоянной величиной. Таким образом, при заданных плотности среды и миделе S по силе лобового сопротивления F можно с высокой точностью в области применения определить скорость потока, а следовательно, объемный и массовый расход потока. В данном устройстве величина F определяется с помощью тензопреобразователя. При воздействии силы сопротивления мембрана 4 деформируется вместе с сапфировой пластиной 7. Это приводит к изменению электрического сопротивления мостовой схемы, которая выдает сигнал, пропорциональный F в электронное устройство (не показано), которое преобразует его в унифицированный выходной сигнал.
На фиг.4 показана зависимость Cx от числа Рейнольдса для известного цилиндрического чувствительного элемента. Как видно из фиг.4 имеется лишь узкая зона применения такого чувствительного элемента, в которой Cx мало зависит от числа Рейнольдса. Таким образом, область применения данного датчика расхода гораздо шире, чем у известных подобных устройств. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что оптимально широкая область применения при высокой точности измерений наблюдается при ромбовидной форме поперечного сечения чувствительного элемента. При этом угол при вершине ромба, обращенной навстречу потока должен составлять 40-70o.
Использование в данном устройстве тензопреобразователя в виде сапфировой пластины с кремниевыми элементами мостовой схемы позволяет с высокой точностью измерять величину F при минимальной деформации, т.е. при минимальном отклонении Cx от стабильной величины вследствие отклонения стержня 5 под действием силы лобового сопротивления.
Claims (2)
1. Датчик расходомера, содержащий корпус с прямоточным каналом и перпендикулярной каналу гильзой с установленной в ней мембраной, закрепленный на последней стержень с чувствительным элементом, размещенным в канале, и укрепленный на мембране тензопреобразователь, отличающийся тем, что чувствительный элемент в поперечном сечении имеет форму ромба, одна из диагоналей которого параллельна оси канала, при этом угол при вершине ромба, обращенной к потоку, составляет 40 - 70o.
2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что тензопреобразователь выполнен в виде укрепленной на мембране сапфировой пластины с закрепленными на ней кремниевыми элементами мостовой схемы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97110196A RU2112216C1 (ru) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | Датчик расходомера |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97110196A RU2112216C1 (ru) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | Датчик расходомера |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2112216C1 true RU2112216C1 (ru) | 1998-05-27 |
RU97110196A RU97110196A (ru) | 1998-11-20 |
Family
ID=20194272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97110196A RU2112216C1 (ru) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | Датчик расходомера |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2112216C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105424098A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-03-23 | 李文艺 | 一种体积流量计 |
RU183325U1 (ru) * | 2018-03-23 | 2018-09-18 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна") | Датчик массового расхода и температуры воздуха |
-
1997
- 1997-07-01 RU RU97110196A patent/RU2112216C1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105424098A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-03-23 | 李文艺 | 一种体积流量计 |
RU183325U1 (ru) * | 2018-03-23 | 2018-09-18 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна") | Датчик массового расхода и температуры воздуха |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3340733A (en) | Design for a strain gauge target flow meter | |
US6910387B2 (en) | Vortex flow sensor for measuring fluid flow through a flow tube | |
US3867839A (en) | Vortex-type flowmeter having strain gauge sensor in an elastic suspension | |
US7392710B1 (en) | Flow meter probe with force sensors | |
US6298734B1 (en) | Rocker style sensor system for use in a vortex shedding flowmeter | |
EP0758077B1 (en) | Vortex flow meter detector and vortex flow meter | |
US6253625B1 (en) | Target flow meters with immersed strain gauges | |
EP0168496A1 (en) | Vortex generating mass flowmeter | |
US3114261A (en) | Strain wire flowmeter | |
US6196070B1 (en) | Flow sensor with wide dynamic range | |
US7127953B1 (en) | Target flow meters | |
CN103591994A (zh) | 一种不受环境因素影响的高精度流量测量装置 | |
RU2112216C1 (ru) | Датчик расходомера | |
Svedin et al. | A lift force sensor with integrated hot-chips for wide range flow measurements | |
GB2084324A (en) | Vortex Shedding Fluid Flowmeter | |
WO2000039537A1 (en) | Fluid flow sensor | |
US4361054A (en) | Hot-wire anemometer gyro pickoff | |
US5186056A (en) | Vortex flowmeter with dual vortex sensors | |
Dobbeling et al. | Basic considerations concerning the construction and usage of multiple hot-wire probes for highly turbulent three-dimensional flows | |
RU97110196A (ru) | Датчик расходомера | |
JPS5941126B2 (ja) | マスフロ−流量計 | |
KR102491804B1 (ko) | 베르누이 원리를 적용한 유량센서 | |
CN115329694A (zh) | 流体流量计算方法和压差式流量传感器 | |
JPS5953489B2 (ja) | 流速流量測定装置 | |
RU2071036C1 (ru) | Микроэлектронный счетчик жидкостей и газов егиазаряна |