專利名稱：基于mems傳感器的插入式流量測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種流體流量測量裝置，尤其涉及基于MEMS傳感器的插入式流量測量裝覽。
背景技術：
'插入式流量計工作原理是，當流體流過探頭時，在其前部產生--個高壓分布區，高壓分 布區略高于管道的靜壓；根據伯努利方程原理，流體流過探頭時速度加快，在探頭后部產生 —個低壓分布區，低壓分布區的壓力略低于管道的靜壓；通過測取探頭前后的壓力差，迸而 得出管路流量。
此類流量計通常體積較大，給管路帶來的能量損失較多，差壓發生裝置與差壓變送裝置 分離，需要專門管路將壓力差引到管外進行比較。這一方面容易積聚氣體和臟街，影響流量 計的穩態測量精度，而增加維修維護成本；另一方面由于普通差壓變送器的響應頻率限制， 使得流量計的動態響應很差，往往不能滿足一些工業控制現場的需要，并且此類差壓變送器 加工成本較高。
因此，針對現有技術所存在的問題來研制—種結構緊湊、動態性能好、成本低、能量損 耗低的新型流量測量裝梵是十分必要的。
發明內容
本發明的目的在于提供一種基于MEMS傳感器的插入式流量測量裝覽，解決傳統插入式 流量計動態特性差，誤差大，損耗高等問題。
本發明的技術方案是基于MEMS傳感器的插入式流量測量裝覽，該裝置由測量管l、 探頭2、固定裝置3、 二次儀表4、高壓取壓口8、低壓取壓口9及傳感器部分的MEMS敏感 芯體6、封裝結構5、信號線7構成探頭2通過畫定裝置3固定在測量管1內部；MEMS 敏感芯體6被封裝在封裝結構5中，置于探頭2內部；封裝結構5固定在探頭2內部，開口 處分別與高壓取壓口 8和低壓取壓口 9相通；高壓取壓口 8與低壓取壓口 9均設在探頭2上, 位于測量管1內部MEMS敏感芯體6的兩個取壓管分別通過高壓取壓口 8與低壓取壓口 9 接觸高壓和低壓流體；信號線7與MEMS敏感芯體6連接后引出測量管1至二次儀表4。所 述的MEMS敏感芯體6為硅微壓阻式、壓電式或電容式微型壓力瓶差敏感芯體。
本發明的原理是根據伯努利方程可知，流體流過探頭2時會產生對應于流量大小的壓 力差信號,該壓力差信號被MEMS敏感芯體6測得并通過信號7線引出管外送至二次儀表4。 根據流量一壓差數學關系模型和現場實際標定，可以實現對流量的動態和穩態測量。
其流量方程為 Q=CAP 式中q-流量，邁3/8
C~~流量系數 A "~~壓差pa
本發明所述的基于MEMS傳感器的插入式流量測量裝置，將MEMS傳感器植入測量管1 內部測量壓差，不霈要把壓力引出管外進行比較，不存在引壓管沿程壓力損失，因此只需要 很弱的節流作用即可實現測量，永久壓力損耗低；采用探頭2獲取壓差，重復型好，量程比 寬，抗臟污能力強，信號穩定性好，不需要上游直管段，并能在較小的空聞距離甩實現更高 的信號水平；取消了傳統的布引壓管線工程，減少了制造成本以及維護維修工作量，具有較 高的測量精度；并應用質量和慣性都非常小的MEMS傳感器，壓差測取的時間常數很小，因 此動態測量頻率得到較大程度的提高只需要很小的壓差就能齊到準確的測量效果，因此大 大減小了插入式流量計的結構體積。本發明既能應用到一般的流體介質輸送方面，也能有 效完成對低靜壓、低流速流體的測量。
本發明的有益效果是結構緊湊合理，使用方便，便于維護，不需要引壓管路便可實現 現場流量的低壓損、微壓差、高精度測量。 附圉說明
圖1為本發明基于MEMS傳感器的插入式流量測量裝置實施例1的示意圖； 圖2為本發明基于MEMS傳感器的插入式流量測量裝置實施例2的示意衝。 圖中1、測量管，2、探頭，3、圃定裝.覽，4、 二次儀表，5、封裝結構，6、 MEMS敏 感芯體，7、信號線，8、高壓取uai， 9、低壓取lli口。
具體實肪式
實施例l
如圖1所示，探頭2通過固定裝置3畫定在測量管l內部，探頭2甜后分別有高壓取壓 口 8和低壓取壓口 9; MEMS敏感芯體6在封裝結構5內部進行測量；信號線7與MEMS敏 感芯體6連接后引出測量管1至二次儀表4。測量管i中的流體流經探頭2時，在探頭2前 部產生高壓區域，探頭2后部產生低壓區域，根據伯努力原理可知，該探頭2前后產生對應 于流量大小的壓力差，該壓力差被MEMS敏感芯體6測得并通過信號線7引出測量管1送至 二次儀表4。根裾流量一差壓數學關系模型和現場實際標定，可以實現對流量的動態和穩態 測量。
實施例2
如圖2所示，探頭2通過固定裝置3固定在測量管1內部，探頭2前部和下部分別有高
壓取壓口 8和低壓取壓口 9:MEMS敏感芯體6在封裝結構5內部進行測量;信號線7與MEMS 敏感芯體6連接后引出測量管1至二次儀表4。測量管1中的流體流經探頭2時，在探頭2 前部產生高壓區域，探頭2下部產生低壓區域，根據伯努力原理可知，該探頭2前部和下部 產生對應于流量大小的壓力差，該壓力差被MEMS敏感芯體6測得并通過信號線7引出測量 管1送至二次儀表4。根據流暈一差壓數學關系模型和現場實際標定，可以實現對流量的動 態和穩態測量。
權利要求
1、基于MEMS傳感器的插入式流量測量裝置，其特征在于，該裝置由測量管(1)、探頭(2)、固定裝置(3)、二次儀表(4)、高壓取壓口(8)、低壓取壓口(9)及傳感器部分的MEMS敏感芯體(6)、封裝結構(5)、信號線(7)構成；探頭(2)通過固定裝置(3)固定在測量管(1)內部；MEMS敏感芯體(6)被封裝在封裝結構(5)中，置于探頭2內部；封裝結構(5)固定在探頭(2)內部，開口處分別與高壓取壓口(8)和低壓取壓口(9)相通；高壓取壓口(8)與低壓取壓口(9)均設在探頭(2)上，位于測量管(1)內部；MEMS敏感芯體(6)的兩個取壓管分別通過高壓取壓口(8)與低壓取壓口(9)接觸高壓和低壓流體；信號線(7)與MEMS敏感芯體(6)連接后引出測量管(1)至二次儀表(4)。
2、 根據權利要求1所述的基于MEMS傳感器的插入式流量測量裝置，其特征在于，所 述的MEMS敏感芯體(6)為硅微壓阻式、壓電式或電容式微型壓力/壓差敏感芯體。
全文摘要
本發明涉及一種流量測量裝置，尤其是基于MEMS傳感器的插入式流量測量裝置。該裝置由測量管、探頭、固定裝置、二次儀表、高壓取壓口、低壓取壓口及傳感器部分的MEMS敏感芯體、封裝結構、信號線構成。該裝置將MEMS敏感芯體置于探頭內部，取壓口也位于測量管內，取消了傳統插入式流量計需要引壓到管外的結構。根據流量-差壓數學關系模型和現場實際標定，實現對流量的動態和穩態測量。本發明解決了傳統插入式流量計動態特性差，誤差大，損耗高等問題。
文檔編號G01F1/34GK101349581SQ200810012819
公開日2009年1月21日 申請日期2008年8月12日 優先權日2008年8月12日
發明者孫玉清, 張興彪, 張洪朋, 濤 梅, 陳海泉, 顧長智 申請人:大連海事大學