专利名称：流量检测单元的制作方法
技术领域：
本发明设计仪器仪表领域，具体是一种采用热力学的热扩散原理设计的流量 检测单元。
背景技术：
自从进入工业化时代，自动化测量过程变量成为必不可少的部分，这些过程 变量包括诸如流量、压力、温度、酸碱度、湿度、浊度等等。在工业现场中流量 测量是非常重要的组成部分，流量测量的精确度、实时性严重影响工业产品的质 量，工业生产的安全等多个方面。就现在工业现场中最常用的流量计所采用的原 理大致包括差压式、电磁式、涡街、超声波式、浮球式等等。但上述所列流量计 是在一般情况下的选择，但如果客户要求较高，比如要达到对流体影响小(主要 涉及不应有过大压损)、安装维修方便(拆装方便)时，依据上述流量测量原理 设计的流量计就存在压损大、结构复杂庞大而安装不便等等缺点。
发明内容
本实用新型依据热力学的热扩散原理设计的流量检测单元可以实现上述要 求，理论依据是，利用热扩散原理，理论公式是
V^sqrt(T) 公式(1)
T°cRf 公式(2)
由公式(1)及公式(2)得V^sqrt(Rf) 其中V —流体流速
T 一流量变化引起的流量sensor温度的变化 RT—流量sensor由温度变化引起的阻值变化 可知，流速与流量sensor阻值变化的平方成正比关系，利用这一原理，设置两 个热敏电阻(温度sensor),用恒压电源供电，通过比较基准sensor(RT)与流量 sensor(Rf)连接点电压的变化，经放大滤波处理，检测流量信号。
利用热扩散原理设计的流量计最重要的就是感温元件的精度，以及要达到 热平衡的条件。本实用新型就主要从这两方面入手，通过利用高精度的铂电阻(通 过先进手段挑选配对电阻)以及改变热扩散通道结构来取得高的测量精确度和快 的响应时间。
具体技术方案如下
一种流量检测单元，包括外壳和感应器件，所述外壳是具有良好导热性的 材质组成接液部，在外壳内设有感应器件，感应器件包括电阻温度检测器RTD， 该RTD包括配对的电阻Rf和Rt; Rf和Rt串联连接；在串联的Rf和Rt两端设 有信号采集点，在串联的Rf和Rt之间设有信号采集点；在Rf旁设有发热电阻 RH。外壳的材质是不锈钢
所述Rf与Rt之间所述Rf与Rt之间设有隔热结构，该结构是一隔热材料 制成的、中间有空隙的柱体，该主体的外壁上设有槽用于放置Rt, Rf设在柱体 的底面。所述柱体是圆柱体。
所述配对电阻Rf与Rt阻值相同，阻值随温度变化一致。由于利用热导原'理测量流量时感测部分必须对温度非常敏感，且稳定性也要 非常好。因此为了使得两个热敏电阻匹配达到最佳效果，挑选热敏电阻成为非常 关键的一歩。依据事物的普遍性原理，用精密欧姆表先选择9个比较稳定的电阻
(误差在土0.5),每3个并联起来再进行串联组成参考电阻，这就是数学概率 统计理论中比较常用的消除个别偏差比较好的方法。，然后再与被测电阻串联在 十5V与GND之间，取中间点Vmid电压，满足电压在2.5±0.0025之间。这样 可以使各个电阻误差在土2之间，若不满足就舍掉。
本实用新型具有体积小、结构简单、无转动部件、无磨损、压损小、对现场 安装环境要求低等显著优点，适用于流量传感器。
图1、流量测试单元是示意图
图2、改善后的流量和电压曲线图
图3、改善前的流量和电压曲线图
图4、 Rf与Rt之间结构示意图
图5、选取热敏电阻方法原理图
图2、 3中，横轴表示电压，纵轴表示电流
A是Rt位置、B是Rf位置、C是参考电阻、D是被测电阻
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。
一种流量检测单元，包括外壳和感应器件，所述外壳是具有良好导热性的材 质组成接液部，在外壳内设有感应器件，感应器件包括电阻温度检测器RTD，该 RTD包括配对的电阻Rf和Rt; Rf和Rt串联连接；在串联的Rf和Rt两端设有 信号采集点，在串联的Rf和Rt之间设有信号采集点；在Rf旁设有发热电阻RH。
所述Rf与Rt之间设有隔热结构，该结构是一隔热材料制成的、中间有空隙 的柱体，该主体的外壁上设有槽用于放置Rt， Rf设在柱体的底面。所述配对电 阻Rf与Rt阻值相同，阻值随温度变化一致。
所述外壳的材质是不锈钢。柱体是圆柱体。
如图l所示此流量检测单元具有良好导热性的不锈钢材质组成接液部，当 流体流过时，位于其内部的两个RTD(Rf与Rt)可以迅速感测外部介质温度，另 外其中一个RTD (Rf)在感测外部介质温度的基础上还受一个热源进行加热。在 没有流量或低流量时由于热源对Rf持续加热，导致Rf与Rt温度相差较大，但 是受加热功率限制而趋于平衡状态I ，随着流量的不断增大，Rf的部分热量被 带走，从而建立无数个新的平衡点，而且这些平衡点具有连续性。直至到达最高 流量时趋于平衡状态II。再将外部电路引入到达到平衡的RTD上，就由无数个不 同的热平衡状态产生无数个电平衡状态，从而实现了从流量变化到电信号的转 换。而在制作过程中通过采用先进技术选取配对电阻Rf与Rt，以及在Rf与Rt
之间设计一个特殊结构的热量传导途径使得电信号更稳定，并且达到平衡点的B^ 间也远远縮短。增加了稳定性，提高了实时性。其与一般的热平衡流量测试单元 的电信号-流量关系曲线比较见图2和图3。
权利要求1、一种流量检测单元，包括外壳和感应器件，其特征是所述外壳是具有良好导热性的材质组成接液部，在外壳内设有感应器件，感应器件包括电阻温度检测器RTD，该RTD包括配对的电阻Rf和Rt；Rf和Rt串联连接；在串联的Rf和Rt两端设有信号采集点，在串联的Rf和Rt之间设有信号采集点；在Rf旁设有发热电阻RH。
2、 根据权利要求1所述的流量检测单元，其特征是所述Rf与Rt之间设有隔热结构，该结构是一隔热材料制成的、中间有空隙的柱体，该主体的外壁上设有槽用于放置Rt， Rf设在柱体的底面。
3、 根据权利要求1或2所述的流量检测单元，其特征是所述配对电阻Rf与Rt阻值相同，阻值随温度变化一致。
4、 根据权利要求1或2所述的流量检测单元，其特征是所述外壳的材质是不锈钢。
5、 根据权利要求2所述的流量检测单元，其特征是所述柱体是圆柱体。
专利摘要一种流量检测单元，包括外壳和感应器件，所述外壳是具有良好导热性的材质组成接液部，在外壳内设有感应器件，感应器件包括电阻温度检测器RTD，该RTD包括配对的电阻Rf和Rt；Rf和Rt串联连接；在串联的Rf和Rt两端设有信号采集点，在串联的Rf和Rt之间设有信号采集点；在Rf旁设有发热电阻RH。本实用新型具有体积小、结构简单、无转动部件、无磨损、压损小、对现场安装环境要求低等显著优点，适用于流量传感器。
文档编号G01F1/684GK201285296SQ20082003768
公开日2009年8月5日 申请日期2008年6月18日 优先权日2008年6月18日
发明者陈柏志 申请人:伊玛精密电子(苏州)有限公司