PL172840B1 - Uklad przetwornika do pomiaru natezenia przeplywu plynu w przewodzie PL PL PL PL - Google Patents
Uklad przetwornika do pomiaru natezenia przeplywu plynu w przewodzie PL PL PL PLInfo
- Publication number
- PL172840B1 PL172840B1 PL93300993A PL30099393A PL172840B1 PL 172840 B1 PL172840 B1 PL 172840B1 PL 93300993 A PL93300993 A PL 93300993A PL 30099393 A PL30099393 A PL 30099393A PL 172840 B1 PL172840 B1 PL 172840B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- hydrodynamic
- heating element
- baffle
- conduit
- fluid
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 51
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 12
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
- G01F1/6888—Thermoelectric elements, e.g. thermocouples, thermopiles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/6842—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
- G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
- G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
- G01F1/7084—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using thermal detecting arrangements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Details Of Flowmeters (AREA)
Abstract
1 Uklad przetwornika do pomiaru natezenia przeplywu plynu w przewodzie, zawierajacy hydrodynamiczna przegrode posiadajaca otwór do wymiany plynu pomiedzy wewnetrzna i zewnetrzna strona hydrodynamicznej przegrody, przy czym sciana hydrodynamicznej przegrody ma zamontowany element grzewczy emitujacy modulowane impulsy termiczne, zas w pobli- zu elementu grzewczego sa umieszczone pierwszy czujnik termi- czny polaczony z pierwszym zespolem detekcyjnym mierzacym pierwsze przesuniecie fazowe lub czas propagacji pomiedzy emi- sja impulsów termicznych i ich detekcja przez pierwszy czujnik termiczny oraz drugi czujnik termiczny, któr y jest polaczony z drugim zespolem detekcyjnym mierzacym drugie przesuniecie fazowe lub czas propagacji pomiedzy emisja impulsu termiczne- go i jego detekcja przez drugi czujnik termiczny, przy czym zespoly detekcyjne pierwszy i drugi sa polaczone z komputerem wyznaczajacym natezenie przeplywu na podstawie przesuniec fazowych pierwszego i drugiego i czasów propagacji, znamienny tym, ze pojedynczy element grzewczy (16, 116) jest zamontowa- ny w przelotowym otworze w scianie hydrodynamicznej przegro- dy (12, 112) i jest wyrównany z zewnetrzna plaszczyzna sciany hydrodynamicznej przegrody (1 2 , 112), przy czym jego powierz- chnie emitujace sa skierowane do wewnatrz i na zewnatrz hydro- dynamicznej przegrody (12, 112), a pierwszy czujnik termiczny (42, 142) jest umieszczony na zewnatrz hydrodynamicznej przegro- dy (1 2 , 112), zas drugi czujnik termiczny (44, 144) jest umie- szczony wewnatrz hydrodynamicznej przegrody (1 2 , 112), przy czym hydrodynamiczna przegroda (12, 112) jest wypelniona plynem znajdujacym sie w stanie spoczynku. F 1 G . 1 PL PL PL PL
Description
Przedmiotem wynalazku jest układ przetwornika do pomiaru natężenia przepływu płynu w przewodzie. Wynalazek dotyczy, zwłaszcza układu określającego natężenie przepływu płynu na podstawie pomiaru czasu przejścia kompensowanego ze względu na temperaturę i ciśnienie i niezależnego od składu mierzonego płynu. Układ jest szczególnie przydatny do pomiaru natężenia przepływu gazu opałowego w gospodarstwach domowych.
Układ przetwornika do pomiaru natężenia przepływu płynu w przewodzie znany jest z opisu patentowego nr US 4 713 970. Zawiera on hydrodynamiczną przegrodę, która jest usytuowana na pewnej długości rozdzielając obszar przewodu na dwie części po obu stronach jej ścian i ma otwór usytuowany w jej przedniej części względem kierunku napływu płynu, umożliwiający wymianę płynu pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną stroną hydrodynamicznej przegrody. Po jednej stronie jednej bocznej ściany hydrodynamicznej przegrody jest zamontowany czujnik przepływu. Czujnik przepływu zawiera element grzejny umieszczony na ścianie hydrodynamicznej przegrody, który emituje modulowane impulsy termiczne. Po tej samej stronie ściany co element grzejny i w jego pobliżu są umieszczone czujniki termiczne pierwszy i drugi. Układ ten zawiera także pierwszy zespół detekcyjny mierzący pierwsze przesunięcie fazowe lub czas propagacji pomiędzy emisją impulsów termicznych i ich detekcją przez pierwszy czujnik termiczny oraz drugi zespół detekcyjny mierzący drugie przesunięcie fazowe lub czas propagacji pomiędzy emisją impulsu termicznego i jego detekcją przez drugi czujnik termiczny. Układ posiada także zespół przetwarzający te sygnały i określający natężenie przepływu płynu.
Przedmiotem wynalazku jest układ przetwornika do pomiaru natężenia przepływu płynu w przewodzie, zawierający hydrodynamiczną przegrodę posiadającą otwór do wymiany płynu pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną stroną hydrodynamicznej przegrody. Ściana hydrodynamicznej przegrody ma zamontowany element grzewczy emitujący modulowane impulsy termiczne. W pobliżu elementu grzewczego są umieszczone pierwszy czujnik termiczny połączony z pierwszym zespołem detekcyjnym mierzącym pierwsze przesunięcie fazowe lub czas propagacji pomiędzy emisją impulsów termicznych i ich detekcją przez pierwszy czujnik termiczny oraz drugi czujnik termiczny, który jest połączony z drugim zespołem detekcyjnym mierzącym drugie przesunięcie fazowe lub czas propagacji pomiędzy emisją impulsu termicznego i jego detekcją przez drugi czujnik termiczny. Zespoły detekcyjne pierwszy i drugi są połączone z komputerem wyznaczającym natężenie przepływu na podstawie przesunięć fazowych pierwszego i drugiego i czasów propagacji.
Według wynalazku, układ przetwornika do pomiaru natężenia przepływu płynu w przewodzie, charakteryzuje się tym, że pojedynczy element grzewczy jest zamontowany w przelotowym otworze w ścianie hydrodynamicznej przegrody i jest wyrównany z zewnętrzną płaszczyzną ściany hydrodynamicznej przegrody, przy czym jego powierzchnie emitujące są skierowane do wewnątrz i na zewnątrz hydrodynamicznej przegrody, a pierwszy czujnik termiczny jest umieszczony na zewnątrz hydrodynamicznej przegrody, zaś drugi czujnik
172 840 termiczny jest umieszczony wewnątrz hydrodynamicznej przegrody, przy czym hydrodynamiczna przegroda jest wypełniona płynem znajdującym się w stanie spoczynku.
Element grzewczy korzystnie stanowi grzewczy rezystor usytuowany na jednej z czołowych powierzchni membrany, której przewodność cieplna w kierunku poprzecznym do jej grubości jest znacznie większa niż jej przewodność w kierunku bocznym. Element grzewczy może zawierać podporę z otworem, do której jest zamocowana warstwa izolacyjna, stanowiąca membranę w otworze, a grzewczy rezystor może mieć postać warstwy osadzonej na membranie, a jego końce korzystnie są połączone za pośrednictwem linii przewodowych z płytkami łączącymi.
Warstwa izolacyjna korzystnie jest z polimeru lub z azotku krzemu.
Z elementem grzewczym jest korzystnie połączony co najmniej jeden czujnik temperatury.
Pomiędzy co najmniej częścią hydrodynamicznej przegrody i ścianą przewodu jest ukształtowana, co najmniej jedna zwężona część, w której jest usytuowany pierwszy termiczny czujnik.
W jednym wariancie, zwężona część przewodu jest usytuowana pomiędzy częścią przednią hydrodynamicznej przegrody i ścianą przewodu, zaś w drugim wariancie zwężona część przewodu jest usytuowana pomiędzy częścią tylną hydrodynamicznej przegrody i ścianą przewodu.
Hydrodynamiczna przegroda, korzystnie ma kształt aerodynamiczny dla przepływu płynu, a w szczególności ma, względem kierunku napływu płynu, eliptyczną część przednią i zbieżną część tylną.
Korzystnie hydrodynamiczna przegroda jest usytuowana w płaszczyźnie symetrii przewodu.
Korzystnie w tej części hydrodynamicznej przegrody, przy której jest utworzona ze ścianą przewodu zwężona część, jest umieszczony element grzewczy. W tylnej części hydrodynamicznej przegrody jest usytuowany otwór.
Jest korzystne, gdy przed elementem grzewczym, względem kierunku napływu płynu, jest umieszczony pierwszy czujnik termiczny.
Układ przetwornika do pomiaru natężenia przepływu płynu w przewodzie według wynalazku zapewnia dokładny pomiar natężenia przepływu płynu w przewodzie. Jest niewrażliwy na zmiany lepkości płynu spowodowane zmianami jego składu. Do pomiaru wymagany jest tylko jeden element grzewczy, co zmniejsza zapotrzebowanie na energię.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ przetwornika do pomiaru natężenia przepływu płynu w przewodzie w przekroju wzdłużnym, w widoku z góry, fig. 2 - widok przegrody hydrodynamicznej układu od strony napływu płynu, fig. 3A - rzut elementu grzewczego osadzonego w hydrodynamicznej przegrodzie, fig. 3B - element grzewczy z fig. 3A w przekroju, fig. 4 - drugi przykład wykonania układu przetwornika do pomiaru natężenia przepływu płynu w przewodzie w przekroju wzdłużnym, w widoku z góry, fig. 5 - następny przykład wykonania układu przetwornika do pomiaru natężenia przepływu płynu w przewodzie w przekroju wzdłużnym, w widoku z góry.
Na figurze 1 i 2 przedstawiono pierwszy przykład wykonania układu przetwornika do pomiaru natężenia przepływu płynu w przewodzie według wynalazku. Płyn F, którego natężenie przepływu ma być mierzone, na przykład gaz, przepływa wzdłuż przewodu 10, na przykład o przekroju kwadratowym. Przewód 10 ma płaszczyznę symetrii P. W przewodzie 10 jest umieszczona hydrodynamiczna przegroda 12. Hydrodynamiczna przegroda 12 ma kształt aerodynamiczny. W pokazanym przykładzie, hydrodynamiczna przegroda 12 ma eliptyczną przednią część i zbieżną część tylną. Duża oś jej eliptycznej części jest ułożona w płaszczyźnie symetrii P przewodu 10. Jak widać na fig. 2, hydrodynamiczna przegroda 12 jest ułożona na całej wysokości przewodu 10. Hydrodynamiczna przegroda 12 może być wykonana korzystnie z aluminium lub tworzywa sztucznego. W tylnej części jednej z jej bocznych ścian, hydrodynamiczna przegroda 12 ma otwór 14 umożliwiający wymianę płynu pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną stroną hydrodynamicznej przegrody 12. Na przedniej
172 840 części jednej z jej bocznych ścian hydrodynamiczna przegroda 12 ma osadzony element grzewczy 16, który jest ułożony w płaszczyźnie zewnętrznej ściany hydrodynamicznej przegrody 12. Element grzewczy 16 jest zamontowany w przelotowym otworze wykonanym w tym celu w ścianie hydrodynamicznej przegrody 12 jest wyrównany z zewnętrzną płaszczyzną ściany hydrodynamicznej przegrody 12. Element grzewczy 16 jest dostosowany do emitowania fal termicznych jednocześnie do wnętrza i na zewnątrz hydrodynamicznej przegrody 12. Korzystnie element grzewczy 16 stanowi rezystancyjny element grzewczy ukształtowany na membranie. Przykład takiego elementu jest pokazany schematycznie na fig. 3A i na fig. 3B. Jak widać na fig. 3A i 3B element grzewczy 16 zawiera wspornik 15 z otworem 17. Średnica otworu 17 korzystnie wynosi na przykład 3 mm. Na wsporniku 15 jest ułożona izolacyjna warstwa 19, na przykład z azotku krzemu, która tworzy membranę 18 naprężoną nad otworem 17. Izolacyjna warstwa 19 może być także wykonana z materiału polimerowego. Grubość izolacyjnej warstwy 19 jest taka, że membrana 18 minimalizuje straty ciepła przez wspornik 15. Innymi słowy, grubość membrany 18 jest dobrana tak, żeby zwiększyć poprzeczną przewodność ciepła w celu ograniczenia bocznej przewodności ciepła. Grubość ta może wynosić kilka mikrometrów. Na membranie 18 jest ułożony rezystancyjny element grzewczy 20. Korzystnie jest on ukształtowany poprzez metaliczne osadzanie na przykład NiCr. Kształt rezystancyjne-go elementu grzewczego 20, jak pokazano na fig. 3A, zapewnia to, że każdy termiczny impuls jest emitowany izotropowo. Oczywiście można zastosować elementy grzewcze 20 o innych kształtach, na przykład o kształcie meandrycznym. Linie przewodowe 22 i 24 (wykonane na przykład ze złota) są połączone z końcami rezystancyjnego elementu grzewczego 20 i są zakończone płytkami łączącymi 26, 28 (na przykład ze złota) odpowiednimi do łączenia z obwodem doprowadzającym energię (nie pokazany na fig. 3A i 3B).
Jak pokazano na fig. 1 i 2, membrana 18 jest zamontowana w płaszczyźnie ściany hydrodynamicznej przegrody 12. Element grzewczy 16 całkowicie zamyka otwór, w którym jest osadzony. Dzięki temu unika się przepływu zaburzonego płynu do wnętrza hydrodynamicznej przegrody 12 przepływającego nad elementem grzewczym 16, a hydrodynamiczna przegroda 12, w pobliżu elementu grzewczego 16, jest wypełniona płynem w stanie spoczynku. Odległość pomiędzy otworem 14 usytuowanym w tylnej części hydrodynamicznej przegrody 12 i elementem grzewczym 16 usytuowanym z przodu na tej samej ścianie bocznej hydrodynamicznej przegrody 12 również pomaga zapewnić stan spoczynkowy płynu wewnątrz hydrodynamicznej przegrody 12 i w pobliżu elementu grzewczego 16. Powierzchnia czołowa membrany 18, na której jest ułożony rezystancyjny element grzewczy 20 jest zwrócona korzystnie na zewnątrz hydrodynamicznej przegrody 12. Emitowany przez element grzewczy 16 impuls termiczny ma określone przesunięcie fazowe względem wspomnianego elementu grzewczego 16. To przesunięcie fazowe zależy do składu chemicznego płynu przyjmując, że element grzewczy 16 ma małą pojemność cieplną. Na elemencie grzewczym 16 jest umieszczony czujnik temperaturowy do pomiaru przesunięcia fazowego, polepszający jakość pomiaru natężenia przepływu płynu F. Ten czujnik temperatury (nie pokazany) stanowi, na przykład rezystor elektryczny w postaci kołowej, ułożony na membranie 18 elementu grzewczego 16. Na fig. 2 zilustrowano połączenie elementu grzewczego 16 z generatorem 40 modulowanych elektrycznych impulsów. Impulsy te są emitowane przy częstotliwości w zakresie od 0,5 Hz do 2 Hz a czas ich trwania korzystnie zawiera się w zakresie od 0,1 do 2 sekund. Mogą one być modulowane w zakresie częstotliwości od 1 do 10 Hz.
Kiedy prąd elektryczny przepływa przez rezystancyjny element grzewczy 16, element grzewczy 16 emituje izotropowo falę termiczną. Na zewnątrz hydrodynamicznej przegrody 12 fala termiczna rozchodzi się w przepływającym płynie F. Wewnątrz hydrodynamicznej przegrody 12 fala termiczna rozchodzi się przez membranę 18 i następnie w znajdującym się w stanie spoczynku płynie wewnątrz hydrodynamicznej przegrody 12. Czas rozchodzenia się fali w membranie 18 jest pomijalny w porównaniu z czasowymi charakterystykami rozchodzenia się fali termicznej w płynie. Termiczne fale emitowane do wnętrza i na zewnątrz hydrodynamicznej przegrody 12 są odbierane przez termiczne czujniki pierwszy
172 840 i drugi 44 usytuowane w pobliżu elementu grzewczego 16, ale w oddaleniu od ściany hydrodynamicznej przegrody 12 i bez styku z wewnętrzną i zewnętrzną stroną hydrodynamicznej przegrody 12. Te termiczne czujniki pierwszy 42 i drugi 44 korzystnie stanowią termoelementy, które są usytuowane nie dalej niż kilka milimetrów od elementu grzewczego 16. Na przykład są one umieszczone w oddaleniu od niego o jeden milimetr. Zastosowane termoelementy są korzystnie termoelementami miedź-konstantan.
Jak pokazano na fig. 2 drugi termiczny czujnik 44 jest przymocowany do górnej ściany przewodu 10. Pierwszy termiczny czujnik 42 jest przymocowany do bocznej ściany przewodu 10, do strony tej ściany bocznej hydrodynamicznej przegrody 12, w której jest osadzony element grzewczy 16. Stwierdzono, że takie rozmieszczenie termicznych czujników pierwszego 42 i drugiego 44 umożliwia osiągnięcie żądanego zakresu dynamiki pomiaru i wyznaczanie bardzo małych natężeń przepływu.
Ponadto jak przedstawiono na fig. 1, pierwszy termiczny czujnik 42 jest umieszczony w zwężonej części 46 przewodu 10 ukształtowanej pomiędzy przednią boczną częścią hydrodynamicznej przegrody 12 i ścianą przewodu 10. To przewężenie służy polepszeniu profilu prędkości przepływu płynu F w pobliżu elementu pomiarowego. Zapewnia to lepszy stosunek mierzonego sygnału do szumu.
Na figurze 4 pokazano inny przykład wykonania wynalazku, w którym ściany boczne przewodu 10 mają przewężenie przy hydrodynamicznej przegrodzie 12. Tak więc zwężona część 46 przewodu 10 ma mniejszy przekrój poprzeczny i wzrost prędkości płynu F jest większy, co oznacza polepszenie profilu prędkości.
Na figurze 2 przedstawiono elementy zastosowane do pomiaru natężenia przepływu. Pod wpływem modulowanych elektrycznych impulsów dostarczanych przez generator 40, element grzewczy 16 wytwarza fale termiczne w postaci modulowanych impulsów, które rozchodzą się prawie jednocześnie w płynie F przepływającym wzdłuż zwężonej części 46 przewodu 10 (fig. 1) i w płynie znajdującym się wewnątrz hydrodynamicznej przegrody 12. Te termiczne fale są wykrywane przez termiczne czujniki 42 i 44 na zewnątrz i wewnątrz hydrodynamicznej przegrody 12. Każdy termiczny czujnik 42, 44 jest połączony z synchronicznym zespołem detekcyjnym pierwszym 48 i drugim 50, działającym z częstotliwością, z jaką są modulowane impulsy termiczne. Te detekcyjne zespoły pierwszy 48 i drugi 50 wytwarzają odpowiednie sygnały w^j^ciowe odpowiadające przesunięciu fazowemu, z których jeden (z pierwszego zespołu detekcyjnego 48) odpowiada przesunięciu fazowemu wywołanemu propagacją fali termicznej w przepływającym płynie F, podczas gdy drugi (z drugiego zespołu detekcyjnego 50) odpowiada przesunięciu fazowemu spowodowanemu propagacją fali termicznej w płynie w stanie spoczynku, wewnątrz hydrodynamicznej przegrody 12. Tak więc pierwsze przesunięcie fazowe jest funkcją właściwości płynu (charakteryzowaną jego współczynnikiem dyfuzji) i jego prędkości, zaś drugie przesunięcie fazowe jest funkcją tylko właściwości płynu. Zsynchronizowane zespoły detekcyjne 48,50 mają wyjścia połączone z komputerem 52, którego odpowiednio zaprogramowany procesor wytwarza sygnał wyjściowy przedstawiający natężenie przepływu płynu obliczone na podstawie mierzonego przesunięcia fazowego. Układ jest kalibrowany przed dokonywaniem pomiarów.
Przesunięcie fazowe, mierzone przy zerowym natężeniu przepływu, jest używane do korygowania pomiaru natężenia przepływu w funkcji zmian temperatury, ciśnienia i składu płynu. Ten pomiar jest równoważny z wyznaczeniem współczynnika dyfuzji przepływającego płynu.
Specjaliści mogą również dokonywać bezpośrednich pomiarów odpowiednich czasów propagacji impulsów termicznych od elementu grzewczego 16 do termicznych czujników zewnętrznego 42 i wewnętrznego 44. W takim przypadku, zamiast stosowania generatora 40 do wywarzania wielu impulsów, używa się generatora do wytwarzania tylko jednego impulsu. W typowy sposób, do uzyskania dobrej dokładności pomiaru stosuje się zegar działający przy wysokiej częstotliwości, a do pomiaru czasu propagacji impulsu termicznego stosuje się progowy detektor. Jest również możliwe wykorzystanie dobrze znanych technik akustycznych.
172 840
Inny przykład wykonania wynalazku pokazano na fig. 5. Układ według tego przykładu wykonania różni się od poprzednich następującymi cechami.
Jak pokazano na fig. 5 aerodynamiczna hydrodynamiczna przegroda 112 ma zbieżną część końcową i ze ścianami bocznymi przewodu 100 tworzy co najmniej jedną zwężoną część 146 przewodu 100. Element grzewczy 116 jest zamontowany w płaszczyźnie zewnętrznej ściany hydrodynamicznej przegrody 112 w tylnej części jednej ze ścian bocznych hydrodynamicznej przegrody 112. Takie usytuowanie elementu grzewczego 116 zapobiega jego zanieczyszczeniu. Pierwszy termiczny czujnik 142 jest usytuowany z przodu względem elementu grzewczego 116 na zewnątrz hydrodynamicznej przegrody 112 i w oddaleniu od niej, zaś drugi czujnik termiczny 144 jest umieszczony wewnątrz hydrodynamicznej przegrody 112. Pierwszy termiczny czujnik 142 może alternatywnie być usytuowany za elementem grzewczym 116.
W celu uniknięcia zakłóceń pomiaru przepływu, otwór 114, umożliwiający wymianę ciepła pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną stroną hydrodynamicznej przegrody 112, jest ukształtowany w bocznej ścianie hydrodynamicznej przegrody 112, przeciwległej do ściany, w której osadzony jest element grzewczy 116 i znajduje się w tylnej części hydrodynamicznej przegrody 112. Fakt, że tylna część hydrodynamicznej przegrody 112 tworzy ze ścianą przewodu 110 co najmniej jedną zwężoną część 146, powoduje zachowanie laminarnego profilu prędkości, umożliwiając dokładny pomiar w szerokim zakresie natężeń przepływu.
Układ przetwornika do pomiaru natężenia przepływu płynu w przewodzie jest szczególnie przydatny do pomiaru natężenia przepływu gazu opałowego w gospodarstwach domowych.
172 840
FIG.3A •20 <18
| »w\\\ W\\C λ\\νλ | ©i \\\'s \ »Λ |
FIG.3B
17'
172 840
-100
FIG.5
172 840 ,10
FIG.1
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł
Claims (15)
1. Układ przetwornika do pomiaru natężenia przepływu płynu w przewodzie, zawierający hydrodynamiczną przegrodę posiadającą otwór do wymiany płynu pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną stroną hydrodynamicznej przegrody, przy czym ściana hydrodynamicznej przegrody ma zamontowany element grzewczy emitujący modulowane impulsy termiczne, zaś w pobliżu elementu grzewczego są umieszczone pierwszy czujnik termiczny połączony z pierwszym zespołem detekcyjnym mierzącym pierwsze przesunięcie fazowe lub czas propagacji pomiędzy emisją impulsów termicznych i ich detekcją przez pierwszy czujnik termiczny oraz drugi czujnik termiczny, który jest połączony z drugim zespołem detekcyjnym mierzącym drugie przesunięcie fazowe lub czas propagacji pomiędzy emisją impulsu termicznego i jego detekcją przez drugi czujnik termiczny, przy czym zespoły detekcyjne pierwszy i drugi są połączone z komputerem wyznaczającym natężenie przepływu na podstawie przesunięć fazowych pierwszego i drugiego i czasów propagacji, znamienny tym, że pojedynczy element grzewczy (16, 116) jest zamontowany w przelotowym otworze w ścianie hydrodynamicznej przegrody (12, 112) i jest wyrównany z zewnętrzną płaszczyzną ściany hydrodynamicznej przegrody (12, 112), przy czym jego powierzchnie emitujące są skierowane do wewnątrz i na zewnątrz hydrodynamicznej przegrody (11^, 112), a pierwszy czujnik termiczny (42,142) jest umieszczony na zewnątrz hydrodynamicznej przegrody (12, 112), zaś drugi czujnik termiczny (44,144) jest umieszczony wewnątrz hydrodynamicznej przegrody (12, 112), przy czym hydrodynamiczna przegroda (12, 112) jest wypełniona płynem znajdującym się w stanie spoczynku.
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że element grzewczy (16, 116) stanowi grzewczy rezystor (20) usytuowany na jednej z czołowych powierzchni membrany (18), której przewodność cieplna w kierunku poprzecznym do jej grubości jest znacznie większa niż jej przewodność w kierunku bocznym.
3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że element grzewczy (16, 116) zawiera podporę (15) z otworem (17), do której jest zamocowana warstwa izolacyjna (19) stanowiąca membranę (18) w otworze (17), a grzewczy rezystor (20) ma postać warstwy osadzonej na membranie (18), zaś jego końce są połączone za pośrednictwem linii przewodowych (22, 24) z płytkami łączącymi (26,28).
4. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że warstwa izolacyjna (19) jest z polimeru.
5. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że warstwa izolacyjna (19) jest z azotku krzemu.
6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że z elementem grzewczym (16, 116) jest połączony co najmniej jeden czujnik temperatury.
7. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy co najmniej częścią hydrodynamicznej przegrody (12,112) i ścianą przewodu (10,10θ) jest ukształtowana, co najmniej jedna zwężona część (46,146), w której jest usytuowany pierwszy termiczny czujnik (42,142).
8. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że zwężona część (46) przewodu (10) jest usytuowana pomiędzy częścią przednią hydrodynamicznej przegrody (12) i ścianą przewodu (110).
9. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że zwężona część (146) przewodu (110) jest usytuowana pomiędzy częścią tylną hydrodynamicznej przegrody (112) i ścianą przewodu (110).
10. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że hydrodynamiczna przegroda (12,112) ma kształt aerodynamiczny dla przepływu płynu.
172 840
11. Układ według zastrz. 10, znamienny tym, że hydrodynamiczna przegroda (12,112) jest usytuowana w płaszczyźnie symetrii (P) przewodu (10, 110).
12. Układ według zastrz. 10, znamienny tym, że hydrodynamiczna przegroda (12, 112) ma, względem kierunku napływu płynu, (F) eliptyczną część przednią i zbieżną część tylną.
13. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że w tej części hydrodynamicznej przegrody (12,112), przy której jest utworzona ze ścianą przewodu (10,110) zwężona część (46, 146), jest umieszczony element grzewczy (16,116).
14. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że w tylnej części hydrodynamicznej przegrody (12,112) jest usytuowany otwór (14,114).
15. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że przed elementem grzewczym (16,116), względem kierunku napływu płynu (F), jest umieszczony pierwszy czujnik termiczny (42,142).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9213651A FR2697911B1 (fr) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | Débitmètre volumique à mesure de temps de vol. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL300993A1 PL300993A1 (en) | 1994-05-16 |
| PL172840B1 true PL172840B1 (pl) | 1997-12-31 |
Family
ID=9435500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL93300993A PL172840B1 (pl) | 1992-11-10 | 1993-11-09 | Uklad przetwornika do pomiaru natezenia przeplywu plynu w przewodzie PL PL PL PL |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5335555A (pl) |
| EP (1) | EP0597530A1 (pl) |
| JP (1) | JPH06221889A (pl) |
| KR (1) | KR940011928A (pl) |
| CA (1) | CA2109338A1 (pl) |
| CZ (1) | CZ239093A3 (pl) |
| FR (1) | FR2697911B1 (pl) |
| HU (1) | HUT71157A (pl) |
| PL (1) | PL172840B1 (pl) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5515714A (en) * | 1994-11-17 | 1996-05-14 | General Motors Corporation | Vapor composition and flow sensor |
| JP4163383B2 (ja) * | 1998-04-14 | 2008-10-08 | カリフォルニア・インスティテュート・オブ・テクノロジー | 検体活性を判定するための方法とシステム |
| AU1725200A (en) | 1998-11-16 | 2000-06-05 | California Institute Of Technology | Simultaneous determination of equilibrium and kinetic properties |
| US6455319B1 (en) | 1999-05-10 | 2002-09-24 | California Institute Of Technology | Use of spatiotemporal response behavior in sensor arrays to detect analytes in fluids |
| US6631333B1 (en) * | 1999-05-10 | 2003-10-07 | California Institute Of Technology | Methods for remote characterization of an odor |
| US7122152B2 (en) * | 1999-05-10 | 2006-10-17 | University Of Florida | Spatiotemporal and geometric optimization of sensor arrays for detecting analytes fluids |
| US6890715B1 (en) * | 1999-08-18 | 2005-05-10 | The California Institute Of Technology | Sensors of conducting and insulating composites |
| US20040192133A1 (en) * | 2000-07-06 | 2004-09-30 | Higher Dimension Medical, Inc. | Abrasion and heat resistant fabrics |
| US20050150778A1 (en) * | 2002-11-18 | 2005-07-14 | Lewis Nathan S. | Use of basic polymers in carbon black composite vapor detectors to obtain enhanced sensitivity and classification performance for volatile fatty acids |
| US20090285727A1 (en) * | 2006-11-14 | 2009-11-19 | Uri Levy | Illumination unit for liquid disinfection systems |
| US8109155B2 (en) * | 2009-02-23 | 2012-02-07 | Schlumberger Technology Corporation | Methods and apparatus to measure fluid flow rates |
| FR2983950B1 (fr) * | 2011-12-09 | 2015-02-20 | Extraflame S P A | Dispositif de detection du flux d'air entrant dans des appareils de chauffage de locaux et procede associe |
| BE1019925A5 (fr) * | 2011-12-16 | 2013-02-05 | Extraflame S P A | Dispositif de detection du debit d'air d'entree dans des appareils de chauffage domestique et procede associe. |
| GB2553681B (en) | 2015-01-07 | 2019-06-26 | Homeserve Plc | Flow detection device |
| GB201501935D0 (en) | 2015-02-05 | 2015-03-25 | Tooms Moore Consulting Ltd And Trow Consulting Ltd | Water flow analysis |
| EP3258060B1 (en) | 2016-06-13 | 2019-12-11 | Services Petroliers Schlumberger | Fluid component determination using thermal properties |
| CN112729441B (zh) * | 2020-12-21 | 2022-03-22 | 唐山学院 | 一种基于脉冲型流量传感器的高精度流量测量方法 |
| EP4249881A1 (en) * | 2022-03-25 | 2023-09-27 | Airbus Operations GmbH | Method and system for determining flow properties of a fluid flowing along a surface |
| WO2025257145A1 (de) * | 2024-06-10 | 2025-12-18 | Hahn-Schickard-Gesellschaft Für Angewandte Forschung E. V. | Thermischer sensor und verfahren zur bestimmung einer messgrösse unter berücksichtigung eines thermischen und elektrischen signalanteils des messsignals |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2776565A (en) * | 1953-02-05 | 1957-01-08 | Honeywell Regulator Co | Fluid flow measuring apparatus |
| US4228683A (en) * | 1975-06-19 | 1980-10-21 | Bayer Aktiengesellschaft | Method of determining liquid flow in a conduit |
| US4633578A (en) * | 1983-12-01 | 1987-01-06 | Aine Harry E | Miniature thermal fluid flow sensors and batch methods of making same |
| US4713970A (en) * | 1984-08-29 | 1987-12-22 | General Motors Corporation | Thermal diffusion fluid flow sensor |
| US4576050A (en) * | 1984-08-29 | 1986-03-18 | General Motors Corporation | Thermal diffusion fluid flow sensor |
| US4644800A (en) * | 1986-06-02 | 1987-02-24 | Combustion Engineering, Inc. | Annular venturi flow measuring device |
| EP0513309A1 (en) * | 1990-12-11 | 1992-11-19 | JOHNSON & JOHNSON PROFESSIONAL PRODUCTS LIMITED | Hot wire anemometer |
| US5243858A (en) * | 1991-08-12 | 1993-09-14 | General Motors Corporation | Fluid flow sensor with thermistor detector |
-
1992
- 1992-11-10 FR FR9213651A patent/FR2697911B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-10-27 CA CA002109338A patent/CA2109338A1/fr not_active Abandoned
- 1993-10-28 US US08/141,977 patent/US5335555A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-04 EP EP93203090A patent/EP0597530A1/fr not_active Ceased
- 1993-11-08 HU HU9303157A patent/HUT71157A/hu unknown
- 1993-11-09 PL PL93300993A patent/PL172840B1/pl unknown
- 1993-11-09 CZ CZ932390A patent/CZ239093A3/cs unknown
- 1993-11-09 KR KR1019930023656A patent/KR940011928A/ko not_active Withdrawn
- 1993-11-10 JP JP5281266A patent/JPH06221889A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5335555A (en) | 1994-08-09 |
| KR940011928A (ko) | 1994-06-22 |
| CZ239093A3 (en) | 1994-08-17 |
| FR2697911A1 (fr) | 1994-05-13 |
| HUT71157A (en) | 1995-11-28 |
| CA2109338A1 (fr) | 1994-05-11 |
| FR2697911B1 (fr) | 1994-12-30 |
| EP0597530A1 (fr) | 1994-05-18 |
| JPH06221889A (ja) | 1994-08-12 |
| PL300993A1 (en) | 1994-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL172840B1 (pl) | Uklad przetwornika do pomiaru natezenia przeplywu plynu w przewodzie PL PL PL PL | |
| EP1044355B1 (en) | Self-oscillating fluid sensor | |
| US6169965B1 (en) | Fluid property and flow sensing via a common frequency generator and FFT | |
| EP1275967B1 (en) | Device and method for measuring fluid velocity by determinig the time-of-flight of heat pulses | |
| US3938384A (en) | Mass flow meter with reduced attitude sensitivity | |
| JPH07146266A (ja) | 熱伝導率測定装置 | |
| WO1988008516A1 (en) | Ultrasonic fluid flowmeter | |
| US7007549B2 (en) | AC type flowmeter and method of mapping flow rate data for the same | |
| US4713970A (en) | Thermal diffusion fluid flow sensor | |
| CN101311685A (zh) | 热式质量流量计 | |
| JPS59105520A (ja) | 熱式質量流量計 | |
| CN105593649B (zh) | 用于超声波流量计的测量嵌件及其制造方法 | |
| US12529610B2 (en) | System for determining a heat exchange coefficient | |
| PL199849B1 (pl) | Przyrząd do pomiaru ilości ciepła | |
| JPS5810111Y2 (ja) | カルマン渦流量計 | |
| JPH0629688Y2 (ja) | 熱検出素子 | |
| BRPI0615188A2 (pt) | mÉtodo, sistema, e, fluxÍmetro ultra-sânico | |
| US20060150718A1 (en) | Device for determining the wetting of a wall by a liquid | |
| JPH0610258Y2 (ja) | 熱検出素子 | |
| JP2005083821A (ja) | マイクロ波式濃度計 | |
| JPS6361918A (ja) | 挿入形熱式流量計 | |
| EP0550677A1 (en) | Pneumatic energy fluxmeter | |
| JP2001235357A (ja) | 流量測定装置 | |
| Harris | A cold tip velocity meter for the measurement of turbulence in water | |
| Harris | A cold tip velocity meter for the measurement of turbulence in water. Volumes 1 & 2. April 1967. |