能够自适应调节工作温度的流量计的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开总体上涉及工业控制的技术领域，具体地，涉及能够自适应调节工作温度 的流量计。
【背景技术】
[0002] 传统的流量计主要由变送器（transmitter)和传感器构成。传感器感测流体的各 种物理参数，而变送器对这些物理参数进行变换并发送至外部装置。在变送器和传感器直 接连接的情况下，当流过传感器的流体温度过高或过低，导致超出变送器的正常工作温度 范围时，影响变送器的正常工作，造成流量计故障。 【实用新型内容】
[0003] 在下文中将给出关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本 理解。应当理解，这个概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不是意图确定本公开的 关键或重要部分，也不是意图限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概 念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0004] 鉴于上述现有技术的缺陷，本公开的目的在于提供一种能够消除上述缺陷的流量 计。更具体地，本公开的目的在于提供一种能够在流过传感器的流体的温度超出变送器的 正常工作温度范围时自适应调节工作温度的流量计。
[0005] 根据本公开的一个方面，提供了一种能够自适应调节工作温度的流量计，包括：传 感器，至少检测待测流体的温度；变送器，将传感器检测到的待测流体的温度转换为输出信 号，其中变送器的工作温度受到待测流体的温度的影响；以及温度调节单元，被配置成当传 感器检测到的待测流体的温度不在预定阈值温度范围内时，温度调节单元进行温度调节， 使得变送器的工作温度保持在变送器的正常工作温度范围内。
[0006] 根据本公开的流量计能够在待测流体的温度范围变化极大的情况下正常工作，从 而实现流量计的工作温度的自适应调节。此外，通过采用使温度调节单元与变送器直接接 触的方式来实现对变送器的温度调节，还可以进一步获得结构紧凑的优点。
【附图说明】
[0007] 本公开可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所 有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的 详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本 公开的优选实施方式和解释本公开的原理和优点。在附图中：
[0008] 图1是图示现有技术的流量计的结构的示意图；
[0009] 图2是图示根据本公开的实施方式的流量计的示意性结构框图；
[0010] 图3是图示图1中所示的温度调节单元的示意性结构框图；
[0011] 图4是图不泊尔帖效应的物理原理的不意图；
[0012] 图5是图示单级半导体热电调温电路的示意图；
[0013] 图6a至6c是图示多级半导体热电调温电路的示意图；
[0014] 图7是图示图3中所示的控制部件的结构示例的示意性框图；
[0015] 图8是图示图1中所示的温度调节单元的处理的流程图；
[0016] 图9是图示根据本公开的实施方式的附接有温度调节单元的变送器的分解结构 示图；以及
[0017] 图10是图示根据本公开的实施方式的用于流量计的自适应调节工作温度的方法 的示意性流程图。
【具体实施方式】
[0018] 在下文中将结合附图对本公开的示范性实施方式进行描述。为了清楚和简明起 见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际 实施方式的过程中可以做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标， 并且这些决定可能会随着实施方式的不同而有所改变。
[0019] 在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本公开，在附图中 仅仅示出了与根据本公开的方案密切相关的装置结构，而省略了与本公开关系不大的其他 细节。
[0020] 以下借助附图更为详细地阐述根据本公开的使用温度调节单元的流量计。应理解 的是，本公开并不会由于如下参照附图的描述而只限于所描述的实施形式。
[0021] 图1图示了现有技术的流量计10的示意性结构。
[0022] 如图1中所示，目前广泛使用的集成式流量计10主要包括变送器11和传感器12， 其中待测流体流经传感器12,由传感器12检测待测流体的各种物理参数，诸如质量流量、 密度、温度和体积，并且将检测到的物理参数传送到变送器11;变送器11将从传感器12接 收到的物理参数转换为可被外部装置（图中未示出）如显示装置或控制装置识别的输出信 号。
[0023] 流量计10中的变送器11的正常工作温度范围通常为_40°C至60°C，而流经流量 计10中的传感器12的流体的温度常常超出变送器11的正常工作温度范围。例如，在用于 检测液态天然气（LNG)的流量计中，流过该流量计的传感器的流体，即液态天然气的温度 通常能够低至_l〇〇°C。
[0024] 在如图1所示的现有的设计中，在变送器11和传感器12直接通过接口连接的情 况下，变送器11需要能够耐受流过传感器12的流体的低温和高温的影响。为此目的，一 种方式是在变送器11和传感器12之间的接口中注入耐低温材料，然而该材料通常不能耐 受-l〇〇°C的低温。替选地，另一种方式是在变送器11和传感器12之间加入伸长的套筒以 吸热或散热，然而该结构导致流量计整体体积增加，结构不够紧凑。
[0025] 因而，本公开提出了一种新型的能够自适应调节工作温度的流量计，其能够至少 克服现有技术中的耐受温度范围不足、结构不够紧凑等缺点。
[0026] 根据本公开的实施方式的能够自适应调节工作温度的流量计包括：传感器，至少 检测待测流体的温度；变送器，将传感器检测到的待测流体的温度转换为输出信号，其中变 送器的工作温度受到待测流体的温度的影响；以及温度调节单元，当传感器检测到的待测 流体的温度不在预定阈值温度范围内时，温度调节单元进行温度调节，使得变送器的工作 温度保持在变送器的正常工作温度范围内。
[0027] 图2示出了根据本公开的实施方式的流量计20的示意性结构框图。
[0028] 根据本公开的流量计20包括：传感器22,待测流体流经传感器22,由传感器22 检测待测流体的各种物理参数并且输出检测到的物理参数，其中物理参数至少包括待测流 体的温度；变送器21，将从传感器22接收到的物理参数转换为可被外部装置识别的输出信 号；以及温度调节单元23,当传感器22检测到的待测流体的温度不在预定阈值温度范围内 时调整与变送器21的接触面的温度，使得变送器21的温度保持在变送器21的正常工作温 度范围内。
[0029] 在本公开的一个实施方式中，温度调节单元23设置在传感器22和变送器21之间 并且与变送器21直接接触。在本公开的另一个实施方式中，温度调节单元23也可以不与 变送器21直接接触。替选地，在温度调节单元23与变送器21之间存在热传导介质，温度 调节单元23经由热传导介质向变送器21传递热能或者从变送器21吸收热能，从而调节变 送器21的温度。
[0030] 在本公开的一个实施方式中，预定阈值温度范围可以被设定为与变送器21的正 常工作温度范围相同，或者在变送器21的正常工作温度范围内。例如，在变送器21的正常 工作温度范围是_40°C至60°C的情况下，预定阈值温度范围可以被设定为-40°C至60°C，也 可以是涵盖于该温度范围内的温度范围。
[0031] 图3图示了图1中所示的温度调节单元23的示意性结构框图。
[0032] 在本公开的一个实施方式中，设置在传感器22和变送器21之间的温度调节单元 23包括调温部件231和控制部件232,其中调温部件231用于调整与变送器21的接触面的 温度。控制部件232用于根据传感器22检测到的待测流体的温度是否在预定阈值温度范 围内而输出控制信号。调温部件231根据控制部件232输出的控制信号而被驱动以进行温 度调节，以使得变送器21的工作温度保持在其正常工作温度范围内。
[0033] 在本公开的一个实施方式中，温度调节单元23包括的调温部件231是基于珀尔帖 效应的半导体热电调温电路。
[0034] 图4图示了珀尔帖效应的物理原理。
[0035] 如图4中所示，当有电流通过不同的导体如金属X和金属Y组成的回路时，在不同 导体的连接界面处，随着电流方向的不同会分别出现吸热和放热现象，从而一端（即图4中 的冷端）的温度会降低，另一端（即图4中的热端）的温度会升高。
[0036] 珀尔帖效应在物理上可以被理解为，在外加电场作用下，电子发生定向运动，将一 部分内能带到电场的另一端。换言之，如果电流从自由电子数较高的一端流向自由电子数 较低的一端，则自由电子数较低的一端的温度就会升高，而自由电子数较高的一端的