一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器及测量方法与流程

本发明属于流体流动信号测量技术领域，尤其涉及一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器及测量方法。

背景技术：

涡街流量计是根据卡门涡街原理测量流体、蒸汽或液体的工况体积流量、标况体积流量或质量流量的体积流量计。在流体中设置三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧交替地产生正比于流速的两列旋涡，这种旋涡称为卡门旋涡。旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度，继而计算出工况体积流量。如要测量流体的标况体积流量计，则还需要测量流体温度及压力，这就需要涡街流量计设计有测量流体温度、压力及旋涡频率的传感器，传统的涡街流量计将以上三种传感器单独设计安装，结构较复杂，现有技术还没有将流体温度及旋涡频率结合在一起的传感器，现有传感器容易松动，容易造成测量旋涡频率失真。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器及测量方法，克服了现有技术中1：传统的涡街流量计将三种传感器单独设计安装，结构较复杂；2：现有技术没有将流体温度及旋涡频率结合在一起的传感器；3：现有技术传感器容易松动，造成测量旋涡频率失真等问题。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器，包括涡街探头尾翼、漩涡信号检测传感器、温度传感器、罐封区、压封盘、定位环、密封隔离区、防潮密封区、第一涡街信号线和第二涡街信号线，所述涡街探头尾翼上端连接罐封区，其中罐封区上端连接压封盘，所述压封盘上端连接定位环，其中定位环上端连接密封隔离区，所述密封隔离区上端连接防潮密封区，所述漩涡信号检测传感器、温度传感器设置于罐封区内部，其中第一涡街信号线穿过防潮密封区、密封隔离区、定位环、压封盘和罐封区与漩涡信号检测传感器连接，其中第二涡街信号线穿过防潮密封区、密封隔离区、定位环、压封盘和罐封区与温度传感器连接。

优选的，所述漩涡信号检测传感器为压电芯片，其中温度传感器为热电阻。

优选的，所述压电芯片和热电阻设置于罐封区的底部靠近涡街探头尾翼，其中压电芯片设置于热电阻下部。

优选的，所述涡街探头尾翼和罐封区的壳体一体成型，其中涡街探头尾翼和罐封区的壳体均为圆柱形结构，其中罐封区的壳体直径大于涡街探头尾翼的直径。

优选的，所述罐封区、密封隔离区和防潮密封区的壳体均为圆柱形结构，其中罐封区、密封隔离区和防潮密封区的壳体均为304不锈钢，所述罐封区、密封隔离区和防潮密封区的壳体内部均由陶瓷胶填充。

优选的，所述压封盘为圆柱形结构，其中压封盘的直径大于罐封区的直径，所述压封盘上设有两个穿线孔，其中两个穿线孔用于第一涡街信号线和第二涡街信号线穿过。

优选的，所述定位环焊接固定于压封盘上，其中定位环也设有两个穿线孔，其中定位环上的两个穿线孔与压封盘上的两个穿线孔位置相对应。

优选的，所述定位环远离压封盘的一端面设有定位凸起，其中定位凸起为两个分别设置于两侧。

优选的，一种如上任一项所述的测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器的测量方法，包括以下步骤：

步骤1）利用压盖将一体化传感器固定于流量计本体上，其中一体化传感器的定位环与压盖上的定位槽咬合，其中一体化传感器垂直于流量计本体，同时一体化传感器安装于旋涡发生体后面；

步骤2）当流体流过流量计本体时，旋涡发生体产生旋涡，一体化传感器的涡街探头尾翼感受流体旋涡的撞击，涡街探头尾翼将旋涡的撞击传递给漩涡信号检测传感器、温度传感器，其中漩涡信号检测传感器检测流体旋涡频率信号，温度传感器检测流体温度信号；

步骤3）通过第一涡街信号线和第二涡街信号线将漩涡信号检测传感器和温度传感器检测的信号采集传输至仪表进行处理分析。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明将测量流体旋涡频率及流体温度的传感器设计成一体化传感器，可减少传感器安装时在流量计本体上开孔，简化了流量计本体结构，同时设计的定位环有利于一体化传感器安装固定，避免一体化传感器在流体长期冲撞下发生旋转导致测量旋涡频率失真；

（2）本发明将压电芯片、热电阻固封于罐封区底部，同时罐封区壳体内部通过陶瓷胶填充，其中第一涡街信号线和第二涡街信号线穿过防潮密封区、密封隔离区、定位环、压封盘和罐封区分别与压电芯片和热电阻连接，其中第一涡街信号线和第二涡街信号线将检测的信号传输至仪表进行处理分析，实现流体旋涡频率及流体温度的自动检测；

（3）本发明一体化传感器整体为不等径圆柱形结构，结构简单，操作简便，设计巧妙，成本低，一体化传感器可与压盖和流量计本体严密固定，并且拆卸方便，测量效率高。

附图说明

图1、本发明一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器的结构示意图；

图2、本发明一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器安装结构示意图。

附图标记说明：

1-涡街探头尾翼，2-压电芯片，3-热电阻，4-罐封区，5-压封盘，6-穿线孔，7-定位环，8-密封隔离区，9-防潮密封区，10-定位凸起，11-第一涡街信号线，12-第二涡街信号线。

具体实施方式

下面结合实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明所述的压电芯片、热电阻、陶瓷胶、压盖和流量计本体均为现有技术。

实施例1

如图1所示，本发明公开了一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器，包括涡街探头尾翼1、漩涡信号检测传感器、温度传感器、罐封区4、压封盘5、定位环7、密封隔离区8、防潮密封区9、第一涡街信号线11和第二涡街信号线12，所述涡街探头尾翼1上端连接罐封区4，其中罐封区4上端连接压封盘5，所述压封盘5上端连接定位环7，其中定位环7上端连接密封隔离区8，所述密封隔离区8上端连接防潮密封区9，所述漩涡信号检测传感器、温度传感器设置于罐封区4内部，其中第一涡街信号线11穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与漩涡信号检测传感器连接，其中第二涡街信号线12穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与温度传感器连接。

实施例2

如图1所示，本发明公开了一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器，包括涡街探头尾翼1、漩涡信号检测传感器、温度传感器、罐封区4、压封盘5、定位环7、密封隔离区8、防潮密封区9、第一涡街信号线11和第二涡街信号线12，所述涡街探头尾翼1上端连接罐封区4，其中罐封区4上端连接压封盘5，所述压封盘5上端连接定位环7，其中定位环7上端连接密封隔离区8，所述密封隔离区8上端连接防潮密封区9，所述漩涡信号检测传感器、温度传感器设置于罐封区4内部，其中第一涡街信号线11穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与漩涡信号检测传感器连接，其中第二涡街信号线12穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与温度传感器连接。

如图1所示，优选的，所述漩涡信号检测传感器为压电芯片2，其中温度传感器为热电阻3。

实施例3

如图1所示，本发明公开了一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器，包括涡街探头尾翼1、漩涡信号检测传感器、温度传感器、罐封区4、压封盘5、定位环7、密封隔离区8、防潮密封区9、第一涡街信号线11和第二涡街信号线12，所述涡街探头尾翼1上端连接罐封区4，其中罐封区4上端连接压封盘5，所述压封盘5上端连接定位环7，其中定位环7上端连接密封隔离区8，所述密封隔离区8上端连接防潮密封区9，所述漩涡信号检测传感器、温度传感器设置于罐封区4内部，其中第一涡街信号线11穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与漩涡信号检测传感器连接，其中第二涡街信号线12穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与温度传感器连接。

如图1所示，优选的，所述漩涡信号检测传感器为压电芯片2，其中温度传感器为热电阻3。

如图1所示，优选的，所述压电芯片2和热电阻3设置于罐封区4的底部靠近涡街探头尾翼1，其中压电芯片2设置于热电阻3下部。

实施例4

如图1所示，本发明公开了一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器，包括涡街探头尾翼1、漩涡信号检测传感器、温度传感器、罐封区4、压封盘5、定位环7、密封隔离区8、防潮密封区9、第一涡街信号线11和第二涡街信号线12，所述涡街探头尾翼1上端连接罐封区4，其中罐封区4上端连接压封盘5，所述压封盘5上端连接定位环7，其中定位环7上端连接密封隔离区8，所述密封隔离区8上端连接防潮密封区9，所述漩涡信号检测传感器、温度传感器设置于罐封区4内部，其中第一涡街信号线11穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与漩涡信号检测传感器连接，其中第二涡街信号线12穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与温度传感器连接。

如图1所示，优选的，所述漩涡信号检测传感器为压电芯片2，其中温度传感器为热电阻3。

如图1所示，优选的，所述压电芯片2和热电阻3设置于罐封区4的底部靠近涡街探头尾翼1，其中压电芯片2设置于热电阻3下部。

如图1所示，优选的，所述涡街探头尾翼1和罐封区4的壳体一体成型，其中涡街探头尾翼1和罐封区4的壳体均为圆柱形结构，其中罐封区4的壳体直径大于涡街探头尾翼1的直径。

实施例5

如图1所示，本发明公开了一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器，包括涡街探头尾翼1、漩涡信号检测传感器、温度传感器、罐封区4、压封盘5、定位环7、密封隔离区8、防潮密封区9、第一涡街信号线11和第二涡街信号线12，所述涡街探头尾翼1上端连接罐封区4，其中罐封区4上端连接压封盘5，所述压封盘5上端连接定位环7，其中定位环7上端连接密封隔离区8，所述密封隔离区8上端连接防潮密封区9，所述漩涡信号检测传感器、温度传感器设置于罐封区4内部，其中第一涡街信号线11穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与漩涡信号检测传感器连接，其中第二涡街信号线12穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与温度传感器连接。

如图1所示，优选的，所述漩涡信号检测传感器为压电芯片2，其中温度传感器为热电阻3。

如图1所示，优选的，所述压电芯片2和热电阻3设置于罐封区4的底部靠近涡街探头尾翼1，其中压电芯片2设置于热电阻3下部。

如图1所示，优选的，所述涡街探头尾翼1和罐封区4的壳体一体成型，其中涡街探头尾翼1和罐封区4的壳体均为圆柱形结构，其中罐封区4的壳体直径大于涡街探头尾翼1的直径。

如图1所示，优选的，所述罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体均为圆柱形结构，其中罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体均为304不锈钢，所述罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体内部均由陶瓷胶填充。

实施例6

如图1所示，本发明公开了一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器，包括涡街探头尾翼1、漩涡信号检测传感器、温度传感器、罐封区4、压封盘5、定位环7、密封隔离区8、防潮密封区9、第一涡街信号线11和第二涡街信号线12，所述涡街探头尾翼1上端连接罐封区4，其中罐封区4上端连接压封盘5，所述压封盘5上端连接定位环7，其中定位环7上端连接密封隔离区8，所述密封隔离区8上端连接防潮密封区9，所述漩涡信号检测传感器、温度传感器设置于罐封区4内部，其中第一涡街信号线11穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与漩涡信号检测传感器连接，其中第二涡街信号线12穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与温度传感器连接。

如图1所示，优选的，所述漩涡信号检测传感器为压电芯片2，其中温度传感器为热电阻3。

如图1所示，优选的，所述压电芯片2和热电阻3设置于罐封区4的底部靠近涡街探头尾翼1，其中压电芯片2设置于热电阻3下部。

如图1所示，优选的，所述涡街探头尾翼1和罐封区4的壳体一体成型，其中涡街探头尾翼1和罐封区4的壳体均为圆柱形结构，其中罐封区4的壳体直径大于涡街探头尾翼1的直径。

如图1所示，优选的，所述罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体均为圆柱形结构，其中罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体均为304不锈钢，所述罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体内部均由陶瓷胶填充。

如图1所示，优选的，所述压封盘5为圆柱形结构，其中压封盘5的直径大于罐封区4的直径，所述压封盘5上设有两个穿线孔6，其中两个穿线孔6用于第一涡街信号线11和第二涡街信号线12穿过。

实施例7

如图1所示，本发明公开了一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器，包括涡街探头尾翼1、漩涡信号检测传感器、温度传感器、罐封区4、压封盘5、定位环7、密封隔离区8、防潮密封区9、第一涡街信号线11和第二涡街信号线12，所述涡街探头尾翼1上端连接罐封区4，其中罐封区4上端连接压封盘5，所述压封盘5上端连接定位环7，其中定位环7上端连接密封隔离区8，所述密封隔离区8上端连接防潮密封区9，所述漩涡信号检测传感器、温度传感器设置于罐封区4内部，其中第一涡街信号线11穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与漩涡信号检测传感器连接，其中第二涡街信号线12穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与温度传感器连接。

如图1所示，优选的，所述漩涡信号检测传感器为压电芯片2，其中温度传感器为热电阻3。

如图1所示，优选的，所述压电芯片2和热电阻3设置于罐封区4的底部靠近涡街探头尾翼1，其中压电芯片2设置于热电阻3下部。

如图1所示，优选的，所述涡街探头尾翼1和罐封区4的壳体一体成型，其中涡街探头尾翼1和罐封区4的壳体均为圆柱形结构，其中罐封区4的壳体直径大于涡街探头尾翼1的直径。

如图1所示，优选的，所述罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体均为圆柱形结构，其中罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体均为304不锈钢，所述罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体内部均由陶瓷胶填充。

如图1所示，优选的，所述压封盘5为圆柱形结构，其中压封盘5的直径大于罐封区4的直径，所述压封盘5上设有两个穿线孔6，其中两个穿线孔6用于第一涡街信号线11和第二涡街信号线12穿过。

如图1所示，优选的，所述定位环7焊接固定于压封盘5上，其中定位环7也设有两个穿线孔6，其中定位环7上的两个穿线孔6与压封盘5上的两个穿线孔6位置相对应。

实施例8

如图1所示，本发明公开了一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器，包括涡街探头尾翼1、漩涡信号检测传感器、温度传感器、罐封区4、压封盘5、定位环7、密封隔离区8、防潮密封区9、第一涡街信号线11和第二涡街信号线12，所述涡街探头尾翼1上端连接罐封区4，其中罐封区4上端连接压封盘5，所述压封盘5上端连接定位环7，其中定位环7上端连接密封隔离区8，所述密封隔离区8上端连接防潮密封区9，所述漩涡信号检测传感器、温度传感器设置于罐封区4内部，其中第一涡街信号线11穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与漩涡信号检测传感器连接，其中第二涡街信号线12穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与温度传感器连接。

如图1所示，优选的，所述漩涡信号检测传感器为压电芯片2，其中温度传感器为热电阻3。

如图1所示，优选的，所述压电芯片2和热电阻3设置于罐封区4的底部靠近涡街探头尾翼1，其中压电芯片2设置于热电阻3下部。

如图1所示，优选的，所述涡街探头尾翼1和罐封区4的壳体一体成型，其中涡街探头尾翼1和罐封区4的壳体均为圆柱形结构，其中罐封区4的壳体直径大于涡街探头尾翼1的直径。

如图1所示，优选的，所述罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体均为圆柱形结构，其中罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体均为304不锈钢，所述罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体内部均由陶瓷胶填充。

如图1所示，优选的，所述压封盘5为圆柱形结构，其中压封盘5的直径大于罐封区4的直径，所述压封盘5上设有两个穿线孔6，其中两个穿线孔6用于第一涡街信号线11和第二涡街信号线12穿过。

如图1所示，优选的，所述定位环7焊接固定于压封盘5上，其中定位环7也设有两个穿线孔6，其中定位环7上的两个穿线孔6与压封盘5上的两个穿线孔6位置相对应。

如图1所示，优选的，所述定位环7远离压封盘5的一端面设有定位凸起10，其中定位凸起10为两个分别设置于两侧。

实施例9

如图1所示，本发明公开了一种测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器，包括涡街探头尾翼1、漩涡信号检测传感器、温度传感器、罐封区4、压封盘5、定位环7、密封隔离区8、防潮密封区9、第一涡街信号线11和第二涡街信号线12，所述涡街探头尾翼1上端连接罐封区4，其中罐封区4上端连接压封盘5，所述压封盘5上端连接定位环7，其中定位环7上端连接密封隔离区8，所述密封隔离区8上端连接防潮密封区9，所述漩涡信号检测传感器、温度传感器设置于罐封区4内部，其中第一涡街信号线11穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与漩涡信号检测传感器连接，其中第二涡街信号线12穿过防潮密封区9、密封隔离区8、定位环7、压封盘5和罐封区4与温度传感器连接。

如图1所示，优选的，所述漩涡信号检测传感器为压电芯片2，其中温度传感器为热电阻3。

如图1所示，优选的，所述压电芯片2和热电阻3设置于罐封区4的底部靠近涡街探头尾翼1，其中压电芯片2设置于热电阻3下部。

如图1所示，优选的，所述涡街探头尾翼1和罐封区4的壳体一体成型，其中涡街探头尾翼1和罐封区4的壳体均为圆柱形结构，其中罐封区4的壳体直径大于涡街探头尾翼1的直径。

如图1所示，优选的，所述罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体均为圆柱形结构，其中罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体均为304不锈钢（s15/s25），所述罐封区4、密封隔离区8和防潮密封区9的壳体内部均由陶瓷胶填充。

如图1所示，优选的，所述压封盘5为圆柱形结构，其中压封盘5的直径大于罐封区4的直径，所述压封盘5上设有两个穿线孔6，其中两个穿线孔6用于第一涡街信号线11和第二涡街信号线12穿过。

如图1所示，优选的，所述定位环7焊接固定于压封盘5上，其中定位环7也设有两个穿线孔6，其中定位环7上的两个穿线孔6与压封盘5上的两个穿线孔6位置相对应。

如图1所示，优选的，所述定位环7远离压封盘5的一端面设有定位凸起10，其中定位凸起10为两个分别设置于两侧。

如图1~2所示，优选的，一种如上任一项所述的测量流体温度及旋涡频率的一体化传感器的测量方法，包括以下步骤：

步骤1）利用压盖将一体化传感器固定于流量计本体上，其中一体化传感器的定位环7与压盖上的定位槽咬合，其中一体化传感器垂直于流量计本体，同时一体化传感器安装于旋涡发生体后面；

步骤2）当流体流过流量计本体时，旋涡发生体产生旋涡，一体化传感器的涡街探头尾翼1感受流体旋涡的撞击，涡街探头尾翼1将旋涡的撞击传递给漩涡信号检测传感器、温度传感器，其中漩涡信号检测传感器检测流体旋涡频率信号，温度传感器检测流体温度信号；

步骤3）通过第一涡街信号线11和第二涡街信号线12将漩涡信号检测传感器和温度传感器检测的信号采集传输至仪表进行处理分析。

所述热电阻型号为pt1000/500/100。

本发明的工作原理如下：

本发明一体化传感器的涡街探头尾翼1感受流体旋涡的撞击，涡街探头尾翼1将旋涡的撞击传递给漩涡信号检测传感器、温度传感器，其中漩涡信号检测传感器检测流体旋涡频率信号，温度传感器检测流体温度信号；通过第一涡街信号线11和第二涡街信号线12将漩涡信号检测传感器和温度传感器检测的信号采集传输至仪表进行处理分析。

本发明所述压电芯片2和热电阻3一起填充在罐封区4内，灌封区4采用陶瓷胶填充，用于灌封固定压电芯片2和热电阻3，所述压封盘5用于压封灌封区4，为实心圆柱体结构；定位环7用于安装一体化传感器时定位方向，为实心体，定位环7和压封盘5中间设计有两个穿线孔6，用于通过第一涡街信号线11和第二涡街信号线12；密封隔离区8填充物为陶瓷胶，用于进一步隔离密封灌封区4；防潮密封区9填充物为陶瓷胶，防止第一涡街信号线11和第二涡街信号线12受潮。

本发明将测量流体旋涡频率及流体温度的传感器设计成一体化传感器，可减少传感器安装时在流量计本体上开孔，简化了流量计本体结构，同时设计的定位环有利于一体化传感器安装固定，避免一体化传感器在流体长期冲撞下发生旋转导致测量旋涡频率失真。

本发明将压电芯片、热电阻固封于罐封区底部，同时罐封区壳体内部通过陶瓷胶填充，其中第一涡街信号线和第二涡街信号线穿过防潮密封区、密封隔离区、定位环、压封盘和罐封区分别与压电芯片和热电阻连接，其中第一涡街信号线和第二涡街信号线将检测的信号传输至仪表进行处理分析，实现流体旋涡频率及流体温度的自动检测。

本发明一体化传感器整体为不等径圆柱形结构，结构简单，操作简便，设计非常巧妙，成本低，一体化传感器可与压盖和流量计本体严密固定，并且拆卸方便，测量效率高。

上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。