流量检测装置和检测方法与流程

本申请属于计量技术领域，具体涉及一种流量检测装置和检测方法。

背景技术：

流体流量的测量对提升产品质量、提高生产效率、促进科学技术的发展都具有重要的作用，特别是在能源危机、工业生产自动化程度愈来愈高的当今时代，作为测量流体流量的流量计，在国民经济中的地位与作用更加明显。

现有技术中，在进行流体的流量检测时，一般通过在管道内安装流量计进行检测。在安装过程中，需要将管道内的液体排空，在管道的不同位置分别安装流量计。

然而，对于一些特定环境而言，例如，野外勘探、农田作业等环境中，安装固定流量计极为不便，导致测量的过程费时费力，而且还容易造成资源的浪费。

技术实现要素：

本申请实施例的目的是提供一种流量检测装置和检测方法，能够解决现有的流量计测量过程费时费力的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种流量检测装置，用于测量流体的流量，所述流量检测装置包括：第一电极板、第二电极板、电压测量元件和处理器；其中，

所述第一电极板和所述第二电极板相对设置，用于卡设在管道外，所述第一电极板和所述第二电极板之间的初始电压为预设电压；

所述电压测量元件分别与所述第一电极板、所述第二电极板电连接，所述电压测量元件用于测量所述第一电极板和所述第二电极板之间的检测电压；

所述处理器与所述电压测量元件电连接，所述处理器用于根据所述初始电压和所述检测电压之间的差值，计算所述管道内流体的流量。

第二方面，本申请实施例提供了一种流量检测方法，应用于上述的流量检测装置，所述流量检测方法包括：

将第一电极板和第二电极板卡设在管道外；其中，所述第一电极板和所述第二电极板之间的初始电压为预设电压；

测量所述第一电极板和所述第二电极板之间的检测电压；

根据所述初始电压和所述检测电压之间的差值，计算所述管道内流体的流量。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如第二方面所述的方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如第二方面所述的方法的步骤。

第五方面，本申请实施例提供了一种芯片，所述芯片包括处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行程序或指令，实现如第二方面所述的方法。

在本申请实施例中，通过第一电极板和第二电极板相对设置，以卡设在管道外，当管道内的流体从第一电极板和第二电极板之间的区域流过时，与第一电极板和第二电极板电连接的电压测量元件可以测量第一电极板和第二电极板之间的检测电压，处理器则能够根据初始电压和检测电压之间的差值，计算出管道内流体的流量。本申请实施例提供的流量检测装置，可以直接从管道的外侧测量流体的流量，且可以根据需要轻松改变测量位置，测量的过程省力省时，降低了成本，节约了资源。

附图说明

图1是本申请实施例的一种流量检测装置的结构示意图；

图2是本申请实施例的一种流量检测装置的结构爆炸图；

图3是本申请实施例的一种流量检测方法的步骤流程图；

图4是本申请实施例的一种电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的流量检测装置进行详细地说明。

参照图1，示出了本申请实施例的一种流量检测装置的结构示意图，参照图2，示出了本申请实施例的一种流量检测装置的结构爆炸图。如图1和图2所示，本申请实施例提供的流量检测装置，用于测量管道内流体的流量，其中，流体可以是液体、气体，也可以是固体小微粒等。流量检测装置可以从管道的外侧测量管道内不同流体的流量，从而满足实际的监测需求。

本申请实施例中，流量检测装置具体可以包括：第一电极板10、第二电极板20、电压测量元件和处理器，其中，第一电极板10和第二电极板20相对设置，用于卡设在管道外，当第一电极板10和第二电极板20通电的情况下，第一电极板10和第二电极板20可以形成电容器，当流体从第一电极板10和第二电极板20之间的区域流过的时候，会导致第一电极板10和第二电极板20之间的电介质发生改变，从而引起第一电极板10和第二电极板20之间的电压改变，通过测量上述电压即可对流体的流量进行计算。

具体地，本申请实施例中的电压测量元件与第一电极板10、第二电极板20电连接，第一电极板10、第二电极板20在使用前，需要预充电，以使第一电极板10和第二电极板20之间具有初始电压u0，为了便于后续计算，初始电压u0可以是预设电压。

已知电容与电压之间的关系式为：

其中，c为电容，q为电量，u为电压。

由公式(1)可知，在第一电极板10和第二电极板20之间的电介质不变的情况下，例如电介质为空气的时候，对应的电容为初始电容c0，初始电压u0对应的电量为q0＝c0u0。由于初始电压u0为预设电压，电量q0即为预设电量。

将具有电量q0的第一电极板10和第二电极板20卡设在管道外，此时，当管道内有流体流过时，第一电极板10和第二电极板20之间的电介质发生了变化，根据电容的计算公式：

其中，ε为介电常数，a为第一电极板10和第二电极板20的相对面积，d为第一电极板10和第二电极板20的间距。

由公式(2)可知，当电介质发生变化的时候，介电常数ε会发生变化，对于本申请实施例中的流量检测装置而言，所述第一电极板10和所述第二电极板20的相对位置是固定的，故a和d不变，因此，介电常数ε变化的时候，电容c会发生变化。

也就是说，当将第一电极板10和第二电极板20卡设在管道外，且管道内有流体流过时，第一电极板10和第二电极板20之间的电容c会发生变化。又由于第一电极板10和第二电极板20上的电量q0是固定的，电容c的变化会引起电压变化。

因此，可以通过测量第一电极板10和第二电极板20之间的检测电压u1，且根据初始电压u0和检测电压u1之间的差值δu，就可以对流体的流量q进行估算。其中，差值δu即第一电极板10和第二电极板20之间的电压的变化值。

在实际应用中，流体的流量q和差值δu之间的关系式可以根据实验标定的方式获得，例如，对于某一固定流体，通过在管道内通入不同流量q的上述流体，再通过电压测量元件测量第一电极板10和第二电极板20之间的检测电压u1，并根据初始电压u0和检测电压u1计算差值δu，可以获得流体的流量q和差值δu之间的关系式

q＝f(δu)(3)

对于不同的流体，上述公式(3)是不同的。

在实际使用本申请实施例提供的流量检测装置过程中，可以通过电压测量元件测量第一电极板10和第二电极板20之间的检测电压u1，可以通过与电压测量元件电连接的处理器，计算初始电压u0和检测电压u1之间的差值δu，并通过公式(3)计算出相应的流量q，从而获得本申请实施例所需要的流体的流量q。

在本申请实施例中，电压测量元件与处理器电连接，处理器可以控制电压测量元件对第一电极板10和第二电极板20上的检测电压u1进行测量，并且可以根据初始电压u0和检测电压u1之间的差值δu，计算所述管道内流体的流量q。具体可以根据通过试验标定的公式(3)来计算得到。

本申请实施例提供的流量检测装置，通过将第一电极板10和第二电极板20相对设置并卡设在管道外侧，当管道内部的流体从第一电极板10和第二电极板20之间的区域流过时，第一电极板10和第二电极板20之间的电介质会发生变化，电介质变化会引起电压变化，通过与第一电极板10和第二电极板20电连接的电压测量元件可以测量第一电极板10和第二电极板20之间的检测电压u1，处理器可以根据初始电压u0和检测电压u1之间的差值δu计算管道内部的流体的流量q。相比于传统的流量计，本申请实施例提供的流量检测装置可以从管道的外侧测量流体的流量q，从而可以根据需要随意改变测量的位置，无需复杂的拆装工序，且测量的过程简单，节省了时间，降低了成本，从而也节约了资源。

在实际应用中，本申请实施例提供的流量检测装置还包括电源，电源用于对第一电极板10和第二电极板20充电，以获得初始电压u0。在电源对第一电极板10和第二电极板20充电完成后，需要结束充电，断开电源与第一电极板10和第二电极板20的电连接。此时，第一电极板10和第二电极板20上可以获得与预设电压对应的电量q0。

本申请实施例中，处理器与电源电连接，处理器可以控制电源对第一电极板10和第二电极板20充电，在充电结束后，也可以控制电源与第一电极板10和第二电极板20断开。在实际应用中，处理器可以控制电源对第一电极板10和第二电极板20充预设电压的电，以将第一电极板10和第二电极板20的电量q0固定下来，以便于后续的标定和测量时保持一致，提高计算结果的准确性。

在实际应用中，由于第一电极板10和第二电极板20相对设置形成了电容器，第一电极板10和第二电极板20的材质需要是导电强磁材料，例如，第一电极板10和第二电极板20可以为金属片、导电塑料板、导电橡胶板、石墨板和导电布中的一种。第一电极板10和第二电极板20的厚度以其不易发生变形即可，例如，0.2-1.0mm，任何可以满足不易变形需求的厚度均属于本申请实施例保护的范围。

在实际应用中，管道的横截面多为圆形，为了与圆形的管道外形相匹配，本申请实施例中，第一电极板10的结构为第一弧形结构，第二电极板20的结构为第二弧形结构，所述第一弧形结构与所述第二弧形结构相对形成与所述管道的外侧匹配的形状，以便于第一电极板10和第二电极板20卡设在管道的外侧，并且对管道内部流体的流量进行测量。

在实际应用中，第一弧形结构和第二弧形结构的尺寸可以根据管道的尺寸确定，具体地，可以根据管道的外径尺寸确定，以确保第一弧形结构和第二弧形结构所形成的形状可以卡设在管道的外侧。然而对于第一弧形结构和第二弧形结构的弧度而言，第一弧形结构和第二弧形结构的弧度可以相同，也可以不同。本申请实施例中，第一弧形结构和第二弧形结构所对圆心角的度数分别为θ1和θ2，其中，45°＜θ1＜90°，45°＜θ2＜90°。

本申请实施例中，为了对第一电极板10和第二电极板20进行保护，流量检测装置还可以包括壳体30，壳体30具体可以包括：第一壳体301、第二壳体302和连接柱303，第一壳体301和第二壳体302通过连接柱303连接，第一壳体301套设于第一电极板10外，第二壳体302套设于第二电极板20外。第一壳体301、第二壳体302分别用于支撑和保护第一电极板10、第二电极板20，避免第一电极板10、第二电极板20发生弯曲变形。连接柱303可以将第一壳体301和第二壳体302连接成为整体，便于移动和携带，且对第一电极板10、第二电极板20之间的相对位置起到定位的作用。

在实际应用中，由于第一电极板10和第二电极板20之间会产生大量的磁场，第一壳体301、第二壳体302和连接柱303的材质需要为不导电且不导磁的绝缘材料，例如，塑料、高聚物树脂材料等，其中，高聚物树脂材料不导电也不导磁，强度和硬度也比较高，光泽度也较好，作为壳体30的材质，不仅能满足绝缘性需求，还可以具有一定的强度以起到保护第一电极板10和第二电极板20的作用。

在实际加工中，第一壳体301、第二壳体302和连接柱303可以通过粘接的方式连接成一体，也可以通过注塑的方式一体成型。任何可以将第一壳体301、第二壳体302和连接柱303连接成一体的方式均落入本申请保护的范围内。

在实际应用中，电源、电压测量元件和处理器可以直接设置在上述的流量检测装置内，例如，连接柱303内。此时，流量检测装置本身即可对管道内流体的流量进行计算，并且可以在上述的流量检测装置上设置显示屏，以显示测得的流量。或者，也可以通过数据传输的方式将计算出的流量传输至外部设备上进行显示，此处的数据传输方式可以是无线传输方式，也可以是有线传输方式，其中，无线传输方式可以是蓝牙等。

本申请实施例中，流量检测装置还可以包括：电子设备，其中，电子设备可以是独立于检测部分，即第一电极板10、第二电极板20和壳体30之外的部分，例如，手机、平板电脑、可穿戴电子设备等现有设备。

本申请实施例中，流量检测装置还包括：电连接件40，电连接件40的一端与第一电极板10、第二电极板20电连接，电连接件40的另一端与电子设备电连接，所述电源和所述电压测量元件均可以设置在电连接件40内。电连接件40通过与第一电极板10、第二电极板20电连接，其内部的电源可以对第一电极板10和第二电极板20充电，电压测量元件可以直接测量第一电极板10和第二电极板20之间的电压变化值。

在实际应用中，处理器的设置位置可以有两种，一种是处理器设置在电连接件40中，直接可以对电源和电压测量元件进行控制，并对流量进行计算，并通过电连接件40将算得的流量传输给电子设备进行显示。

另一种是处理器设置在电子设备内部，通过电连接件40将电压测量元件测得的电压传输至电子设备，并通过电子设备内部的处理器进行计算处理，得到相应的流体的流量。另外，也可以使用现有电子设备自带的处理器，在使用本申请的流量检测装置之前，可以在现有设备中预先安装与流量检测方法相应的运行程序或指令即可。

在实际应用中，所述电源也可以使用电子设备内部自带的电源，电子设备除了对第一电极板10、第二电极板20充电外，还可以给电压测量元件和处理器等进行供电，从而节约了流量检测装置的检测部分上设置供电元件带来的成本，减轻检测部分的重量，提高携带的便利性。

在实际应用中，电源、电压测量元件和处理器具体的设置位置，例如，流量检测装置的检测部分内、或者电连接件内、或者电子设备内，可以根据实际情况进行设置，本申请实施例对此不做具体限定。

在实际应用中，为了对电连接件40进行保护，电连接件40的至少部分可以嵌设于连接柱303内，电连接件40的一端可以直接从连接柱303的内部与第一电极板10、第二电极板20电连接。其中，连接柱303内部设置有贯通的通孔。

本申请实施例中，电连接件40的一端为数据线401，电连接件40的另一端为接头402，数据线401分为第一数据线和第二数据线，第一数据线与第一电极板10电连接，第二数据线与第二电极板20电连接。接头402与电子设备电连接，电压测量元件可以设置在所述接头402内，以直接对第一电极板10和第二电极板20之间的电压进行测量。

本申请实施例中，流量检测装置还包括：接线壳304，接线壳304的一端与连接柱303连通，数据线401的至少部分嵌设于连接柱303内，数据线401从连接柱303伸入接线壳304中，并从接线壳304的另一端穿出与接头402连接。接线壳304可以起到收纳数据线401的作用。对于较长的数据线401可以隐藏在接线壳304内，方便携带。使用时可以将数据线401从接线壳304内抽出，根据实际需要调节数据线401的长度即可。

在实际应用中，为了防止收纳在接线壳304内的数据线401掉出，接头402可以卡接在接线壳304的另一端，从而还可以将接头402固定在接线壳304上，在需要使用的时候，将接头402从接线壳304上取下即可。

在实际应用中，接线壳304与连接柱303可以加工成一体结构，使得接线壳304成为壳体30的一部分。本申请实施例提供的流量检测装置，通过将接头402卡接在接线壳304上，如图1所示，在不需要使用时，只有壳体30和接头402等较硬的部件外露在空气中，其他部分可以隐藏起来，在起到保护的同时，可以便于携带，为使用者提供了极大的便利。

在实际应用中，数据线401可以与手机的充电线相同，以便于通过手机为流量检测装置提供电源并传输数据。接头402可以是与手机匹配的usb接口，电压测量元件可以设置在壳体30内，也可以设置在接头402内，其中，电压测量元件可以是电压传感器；处理器可以设置在接头402内，也可以设置在电子设备内等，本申请实施例对此不做具体限定。

综上，本申请实施例提供的流量检测装置至少包括以下优点：

本申请实施例提供的流量检测装置，具体包括：第一电极板、第二电极板、电压测量元件和处理器，第一电极板和第二电极板相对设置，通过电源对第一电极板和第二电极板充电后，第一电极板和第二电极板可以卡设在管道外，当管道内的流体从第一电极板和第二电极板之间的区域流过时，与第一电极板和第二电极板电连接的电压测量元件可以测量第一电极板和第二电极板之间的检测电压，处理器则可以根据初始电压和检测电压之间的差值，计算管道内流体的流量。本申请实施例提供的流量检测装置，可以直接从管道的外侧测量流体的流量，且可以根据需要轻松改变测量位置，测量的过程省力省时，降低了成本，节约了资源。

本申请实施例还提供了一种流量检测方法，该方法应用于上述的流量检测装置，其中，流量检测装置的具体结构和基本原理已经在前述实施例中进行了详细描述，本实施例在此不再赘述。

参照图3，示出了本申请实施例的一种流量检测方法的步骤流程图。所述流量检测方法具体包括：

步骤501：将第一电极板和第二电极板卡设在管道外；其中，所述第一电极板和所述第二电极板之间的初始电压为预设电压。

在实际应用中，对于需要测量流体流量的管道，可以直接将第一电极板10和第二电极板20卡设在管道外，在测量结束后，可以直接将第一电极板10和第二电极板20从管道处移走即可，从而可以反复使用上述流量检测装置，整个操作过程无需机械拆装工序，极大了简化了工序，节省了人力，节约了成本。

其中，所述第一电极板10和所述第二电极板20之间的初始电压可以通过电源充电来获得，当第一电极板10和第二电极板20之间的初始电压达到预设电压的时候，第一电极板10和第二电极板20上的电量也达到了预设电量，断开电源，然后将第一电极板10和第二电极板20卡设在管道外。之后可以无需对第一电极板10和第二电极板20充电；只有在第一电极板10和第二电极板20的初始电压小于预设电压的时候，重新通过电源对第一电极板10和第二电极板20充电，以使初始电压达到预设电压，从而保证整个过程的有效性。

步骤502：测量所述第一电极板和所述第二电极板之间的检测电压。

在该步骤中，需要使用与第一电极板10和第二电极板20电连接的电压测量元件来测量检测电压，此时的检测电压为第一电极板10和第二电极板20卡在管道外，且有流体从第一电极板10和第二电极板20之间流过时的电压。然后将测得的检测电压传输至处理器，处理器再进行后续的计算处理，以获得需要的流体流量。

步骤503：根据所述初始电压和所述检测电压之间的差值，计算所述管道内流体的流量。

在实际应用中，可以通过电压测量元件测量第一电极板10和第二电极板20之间的检测电压u1，可以通过与电压测量元件电连接的处理器，计算初始电压u0和检测电压u1之间的差值δu，并通过公式(3)计算出相应的流量q，从而获得本申请实施例所需要的流体的流量q。

综上，本申请实施例提供的流量检测方法至少包括以下优点：

本申请实施例提供的流量检测方法，通过将第一电极板和第二电极板卡设在管道外，测量所述第一电极板和所述第二电极板之间的检测电压，根据初始电压和所述检测电压之间的差值，计算所述管道内流体的流量。对于管道内的流体而言，可以直接通过将第一电极板和第二电极板卡设在管道外侧来完成与流体流量相关的测量和计算，测量和计算过程简单，还可以根据需要轻松改变测量位置，测量的过程省力省时，降低了成本，节约了资源。

参照图4，示出了本申请实施例的一种电子设备的硬件结构示意图。

该电子设备100包括但不限于：射频单元101、网络模块102、音频输出单元103、输入单元104、传感器105、显示单元106、用户输入单元107、接口单元108、存储器109、以及处理器110等部件。

本领域技术人员可以理解，电子设备100还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池)，电源可以通过电源管理系统与处理器110逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。图4中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，电子设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置，在此不再赘述。

其中，处理器110，用于根据所述初始电压和所述检测电压之间的差值，计算所述管道内流体的流量。

本申请实施例通过设置上述电子设备，不仅可以用于计算流体的流量，还可以为流量检测装置中的用电部件供电，节约了流量检测装置的成本。

本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序或指令，该程序或指令被处理器执行时实现上述流量检测方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

其中，所述处理器为上述实施例中所述的电子设备中的处理器。所述可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等。

本申请实施例另提供了一种芯片，所述芯片包括处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行程序或指令，实现上述流量检测方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

应理解，本申请实施例提到的芯片还可以称为系统级芯片、系统芯片、芯片系统或片上系统芯片等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。