船用液压设备液压系统基于MEMS节流管流量传感器的功率测量装置

本发明涉及一种船用液压设备液压系统功率测量装置，尤其涉及基于mems节流管流量传感器的液压系统功率测量装置。

背景技术：

1、目前在管路中对流体进行测量的方法中，只能进行压力测量、温度测量或流量测量，流量测量也只是应用容积式、孔板式、电磁式、涡轮式以及超声式原理的测量装置。现有的各种测量仪器无法直接在线应用于功率测量，在线功率测量存在着无法克服的技术困难。

技术实现思路

1、根据上述提出的现有技术无法直接将压力测量装置应用于在线功率测量的技术问题，而提供一种船用液压设备液压系统基于mems节流管流量传感器的功率测量装置。本发明主要利用测量液压系统管道内工作介质的流量和压力差，进而实现液压系统管道内液压功率的测量，从而起到在线测量液压系统功率的作用。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种船用液压设备液压系统基于mems节流管流量传感器的功率测量装置，包括：测量管、节流管、mems敏感芯体、信号线、流量计二次仪表信号采集处理设备以及压力传感器；其中：

4、所述测量管的内部固定连接所述节流管，且与所述节流管保持同轴；

5、所述节流管为两端开口中间部分收缩，用于使节流管内外产生明显的压力差；

6、所述mems敏感芯体封装在节流管的中间部分，包括两个压力测量口，分别接触高压、低压流体；

7、所述信号线连接所述mems敏感芯体；

8、所述流量计二次仪表和压力传感器分别连接所述信号采集处理设备；

9、进行功率测量时，流体流过所述节流管时在节流管内外两侧会产生对应于流量大小的压力差信号，所述mems敏感芯体获取到压力差信号，并通过所述信号线将获取的压差信号引出测量管送至流量计二次仪表，所述信号采集处理设备根据流量和压力差数学关系模型和现场实际标定，实现对流量的动态和稳态测量。

10、进一步地，所述mems敏感芯体封装在节流管的粗管侧壁或倾斜段侧壁上。

11、进一步地，所述mems敏感芯体包括硅微压阻式敏感芯体、硅微压电敏感芯体、电容式微型压力敏感芯体、电容式微型压差敏感芯体。

12、进一步地，所述流量计二次仪表用于测量所述测量管内的流量信号；所述压力传感器用于测量所在管路的压力信号；所述信号采集处理设备用于采集流量信号和压力信号，并根据流量和压力差数学关系模型对信号进行处理。

13、进一步地，所述信号采集处理设备用于采集流量信号和压力信号，并根据流量和压力差数学关系模型对信号进行处理，具体包括：

14、将流量方程表示为：

15、

16、式中，δp为节流管节流后产生的压力差，为流量系数，ρ为流体密度，r为测量管道半径，q为流体管道半径；

17、结合所述压力传感器测得的压力，计算液压功率：

18、p＝q×p

19、式中，p表示液压功率，q表示管道内液体流量，p表示管道在该点处压力。

20、进一步地，所述装置还包括封装结构，所述流量计二次仪表、信号采集处理设备和压力传感器封装在所述封装结构中。

21、进一步地，所述节流管通过支撑架固定在测量管的内部，且与测量管保持同轴。

22、进一步地，所述支撑架有两组，分别用于支撑在测量管内壁与节流管外壁之间。

23、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

24、1、本发明提供的船用液压设备液压系统基于mems节流管流量传感器的功率测量装置，其通过对流量和压力的测量，根据流量和压力差的数学关系建立模型，实现了液压系统管道内功率的在线测量。

25、2、本发明提供的船用液压设备液压系统基于mems节流管流量传感器的功率测量装置，其mems敏感芯体能够测得流体流过节流管时在节流管内外两侧产生对应于流量大小的压差信号，实现对流量的动态和稳态测量。

26、3、本发明提供的船用液压设备液压系统基于mems节流管流量传感器的功率测量装置，其提出了一种新的流量测量方法，为液压系统状态监测和故障诊断等需求提供了测试装置的技术方案。

27、4、本发明提供的船用液压设备液压系统基于mems节流管流量传感器的功率测量装置，其节流管在管路中采用两组支撑架支撑，达到了更稳定的效果；流体经过节流管时，节流管内外产生明显的压力差，使检测精度更加灵敏。

28、基于上述理由本发明可在船用液压设备液压系统功率测量领域广泛推广。

技术特征：

1.一种船用液压设备液压系统基于mems节流管流量传感器的功率测量装置，其特征在于，包括：测量管(1)、节流管(2)、mems敏感芯体(3)、信号线(4)、流量计二次仪表(6)信号采集处理设备(7)以及压力传感器(8)；其中：

2.根据权利要求1所述的船用液压设备液压系统基于mems节流管流量传感器的功率测量装置，其特征在于，所述mems敏感芯体(3)封装在节流管(2)的粗管侧壁或倾斜段侧壁上。

3.根据权利要求2所述的船用液压设备液压系统基于mems节流管流量传感器的功率测量装置，其特征在于，所述mems敏感芯体(3)包括硅微压阻式敏感芯体、硅微压电敏感芯体、电容式微型压力敏感芯体和电容式微型压差敏感芯体。

4.根据权利要求1所述的船用液压设备液压系统基于mems节流管流量传感器的功率测量装置，其特征在于，所述流量计二次仪表(6)用于测量所述测量管内的流量信号；所述压力传感器(8)用于测量所在管路的压力信号；所述信号采集处理设备(7)用于采集流量信号和压力信号，并根据流量和压力差数学关系模型对信号进行处理。

5.根据权利要求3所述的船用液压设备液压系统基于mems节流管流量传感器的功率测量装置，其特征在于，所述信号采集处理设备(7)用于采集流量信号和压力信号，并根据流量和压力差数学关系模型对信号进行处理，具体包括：

6.根据权利要求1所述的船用液压设备液压系统基于mems节流管流量传感器的功率测量装置，其特征在于，所述装置还包括封装结构(9)，所述流量计二次仪表(6)、信号采集处理设备(7)和压力传感器(8)封装在所述封装结构(9)中。

7.根据权利要求1所述的船用液压设备液压系统基于mems节流管流量传感器的功率测量装置，其特征在于，所述节流管(2)通过支撑架(5)固定在测量管(1)的内部，且与测量管(1)保持同轴。

8.根据权利要求7所述的船用液压设备液压系统基于mems节流管流量传感器的功率测量装置，其特征在于，所述支撑架(5)有两组，分别用于支撑在测量管(1)内壁与节流管(2)外壁之间。

技术总结
本发明提供一种船用液压设备液压系统基于MEMS节流管流量传感器的功率测量装置，包括：测量管、节流管、MEMS敏感芯体、信号线、流量计二次仪表信号采集处理设备和压力传感器；测量管的内部固定连接节流管，且与节流管保持同轴；节流管为两端开口中间部分收缩，使节流管内外产生压力差；MEMS敏感芯体封装在节流管的中部，包括两个压力测量口，分别接触高压、低压流体。本发明进行功率测量时，流体流过节流管时在节流管内外两侧会产生对应于流量大小的压力差信号，MEMS敏感芯体获取到压力差信号，并通过信号线将压力差信号引出测量管送至流量计二次仪表，信号采集处理设备根据流量和压力差数学关系模型和现场实际标定，实现对流量的动态和稳态测量。

技术研发人员：李伟,张洪朋,白晨朝,杨毅,顾长智,王吉喆,李国宾,孙玉清
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16