專利名稱：基于mems的v錐流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種液壓系統(tǒng)功率測量裝置，尤其涉及基于MEMS的V錐流量傳感器的液 壓系統(tǒng)功率測量裝置。
背景技術(shù)：
目前在管路中對(duì)流體進(jìn)行測量的方法中，只能進(jìn)行壓力測量、溫度測量和流量測量，流 量測量也只是應(yīng)用容積式、孔板式、電磁式、渦輪式以及超聲式原理的測量裝置?，F(xiàn)有的各 種測量儀器無法直接在線應(yīng)用于功率測量，在線功率測量存在著無法克服的技術(shù)困難。針對(duì) 現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，研制一種液壓系統(tǒng)在線功率測量的裝置，以克服現(xiàn)存的問題是十分 必要的。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于MEMS的V錐流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測量裝置， 即通過液壓系統(tǒng)管道內(nèi)工作介質(zhì)的流量測量、壓力場測量進(jìn)而實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)管道內(nèi)液壓功率 的測量裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是基于MEMS的V錐流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測量裝置，該裝 置由法蘭l、測量管2、支撐架3、 V型錐體組件6、負(fù)取壓口7、正取壓口9壓力傳感器10、 信號(hào)采集處理設(shè)備11及流量傳感器部分的MEMS敏感芯體4、封裝結(jié)構(gòu)5、信號(hào)線8、流量 計(jì)二次儀表12構(gòu)成；、測量管2兩端設(shè)法蘭1; V型錐體組件6通過支撐架3同軸固定在測 量管2內(nèi)部；正取壓口 9與負(fù)取壓口 7均設(shè)在V型錐體組件6上，位于測量管2內(nèi)部；MEMS 敏感芯體4被封裝在封裝結(jié)構(gòu)5中，置于V型錐體組件6內(nèi)部或嵌在V型錐體直管壁中或錐 面壁中，并保持密封；MEMS敏感芯體4的兩個(gè)取壓管分別通過正取壓口9與負(fù)取壓口7接 觸高壓和低壓流體；信號(hào)線8與MEMS敏感芯體4連接后引出測量管2至流量計(jì)二次儀表 12;流量計(jì)二次儀表12和壓力傳感器10與信號(hào)采集處理設(shè)備11連接。所述的MEMS敏感 芯體4為硅微壓阻式、壓電式、或電容式微型壓力/壓差敏感芯體。所述的V型錐體組件6的 前端與支撐架3 —端固定連接，支撐架3另一端固定在測量管2內(nèi)壁上。所述的封裝結(jié)構(gòu)5 上側(cè)固定在V型錐體組件內(nèi)壁上，下側(cè)與V型錐體組件6上的正取壓口9相通，測取高壓， 右側(cè)與負(fù)取壓口 7相通測取低壓，左側(cè)與信號(hào)線9連接。
本實(shí)用新型的原理是根據(jù)伯努利方程可知，流體流過V型錐體組件6時(shí)會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于 流量大小的壓力差信號(hào)，該壓力差信號(hào)被MEMS敏感芯體4測得并通過信號(hào)線8引出測量管 2。根據(jù)下面的流量——壓差數(shù)學(xué)關(guān)系模型和現(xiàn)場實(shí)際標(biāo)定，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)測其流量方程為.-<formula>formula see original document page 4</formula>
式中A——體積流量，m3/s 《m-質(zhì)量流量，kg/s
c——流出系數(shù) s~~可膨脹性系數(shù)
(3——等效直徑比
——工況下測量管內(nèi)徑 ——壓差
A——工況密度
再結(jié)合由壓力傳感器10測得的壓力，根據(jù)公式 P=QXp
g巾
P—液壓功率 Q—管道內(nèi)液體流量 p—管道在該點(diǎn)處壓力 即可得到功率數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型的有益效果是提出一種新的流量測量方法，以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了液壓系統(tǒng)功 率的在線測量，為液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷等需要提供測試裝置。通過流量和壓力的測 量，結(jié)束了液壓系統(tǒng)在線功率測量無法實(shí)現(xiàn)的局面。

圖1為本實(shí)用新型基于MEMS的V錐流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測量裝置實(shí)施例1的示意
圖2為本實(shí)用新型基于MEMS的V錐流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測量裝置實(shí)施例2的示意
圖3為本實(shí)用新型基于MEMS的V錐流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測量裝置實(shí)施例3的示意圖。
圖中1、法蘭，2、測量管，3、支撐架，4、 MEMS敏感芯體，5、封裝結(jié)構(gòu)，6、 V 型錐體組件，7、負(fù)取壓口， 8、信號(hào)線，9、正取壓口， 10、壓力傳感器，11、信號(hào)采集處 理設(shè)備，12、流量計(jì)二次儀表。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1
如圖1所示，V型錐體組件6的前端與支撐架3—端固定連接，支撐架3另一端固定在 測量管2內(nèi)壁上；MEMS敏感芯體4由封裝結(jié)構(gòu)5封裝在V型錐體組件6內(nèi)部；當(dāng)測量管2 中的流體流經(jīng)V型錐體組件6的V型尖圓錐時(shí)，流體逐漸地節(jié)流收縮到管道的內(nèi)邊壁，根據(jù) 伯努力原理可知，該V型內(nèi)錐體前后產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于流量大小的壓力差，該壓力差被MEMS敏 感芯體4測得并通過信號(hào)線8引出測量管2送至流量計(jì)二次儀表12;壓力傳感器10測取管 路中該點(diǎn)的壓力；壓力信號(hào)與流量信號(hào)同時(shí)送入信號(hào)采集處理設(shè)備ll中，得到功率信號(hào)。
實(shí)施例2
如圖2所示，V型錐體組件6的前端與支撐架3—端固定連接，支撐架3另一端固定在 測量管2內(nèi)壁上；MEMS敏感芯體4封裝在封裝結(jié)構(gòu)5中嵌在V型錐體組件6的直管段管壁 中，并與管壁保持密封；當(dāng)測量管2中的流體流經(jīng)V型錐體組件6的V型尖圓錐時(shí)，流體逐 漸地節(jié)流收縮到管道的內(nèi)邊壁，根據(jù)伯努力原理可知，該V型內(nèi)錐體前后產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于流量大 小的壓力差，該壓力差被MEMS敏感芯體4測得并通過信號(hào)線8引出測量管2送至流量計(jì)二 次儀表12;壓力傳感器10測取管路中該點(diǎn)的壓力；壓力信號(hào)與流量信號(hào)同時(shí)送入信號(hào)采集 處理設(shè)備ll中，得到功率信號(hào)。
實(shí)施例3
如圖3所示，V型錐體組件6的前端與支撐架3—端固定連接，支撐架3另一端固定在 測量管2內(nèi)壁上;MEMS敏感芯體4封裝在封裝結(jié)構(gòu)5中嵌在V型錐體組件6的V型錐面管 壁中，并與管壁保持密封；當(dāng)測量管2中的流體流經(jīng)V型錐體組件6的V型尖圓錐時(shí)，流體 逐漸地節(jié)流收縮到管道的內(nèi)邊壁，根據(jù)伯努力原理可知，該V型內(nèi)錐體前后產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于流量 大小的壓力差，該壓力差被MEMS敏感芯體4測得并通過信號(hào)線8引出測量管2送至流量計(jì) 二次儀表12;壓力傳感器10測取管路中該點(diǎn)的壓力；壓力信號(hào)與流量信號(hào)同時(shí)送入信號(hào)采 集處理設(shè)備11中，得到功率信號(hào)。
權(quán)利要求1、基于MEMS的V錐流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測量裝置，其特征在于，該裝置由法蘭(1)、測量管(2)、支撐架(3)、V型錐體組件(6)、負(fù)取壓口(7)、正取壓口(9)壓力傳感器(10)、信號(hào)采集處理設(shè)備(11)及流量傳感器部分的MEMS敏感芯體(4)、封裝結(jié)構(gòu)(5)、信號(hào)線(8)、流量計(jì)二次儀表(12)構(gòu)成；測量管(2)兩端設(shè)法蘭(1)；V型錐體組件(6)通過支撐架(3)同軸固定在測量管(2)內(nèi)部；正取壓口(9)與負(fù)取壓口(7)均設(shè)在V型錐體組件(6)上，位于測量管(2)內(nèi)部；MEMS敏感芯體(4)被封裝在封裝結(jié)構(gòu)(5)中，置于V型錐體組件(6)內(nèi)部或嵌在V型錐體直管壁中或錐面壁中，并保持密封；MEMS敏感芯體(4)的兩個(gè)取壓管分別通過正取壓口(9)與負(fù)取壓口(7)接觸高壓和低壓流體；信號(hào)線(8)與MEMS敏感芯體(4)連接后引出測量管(2)至流量計(jì)二次儀表(12)；流量計(jì)二次儀表(12)和壓力傳感器(10)與信號(hào)采集處理設(shè)備(11)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MEMS的V錐流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測量裝置，其 特征在于，所述的MEMS敏感芯體(4)為硅微壓阻式、壓電式、或電容式微型壓力/壓 差敏感芯體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MEMS的V錐流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測量裝置，其 特征在于，所述的V型錐體組件(6)的前端與支撐架(3) —端固定連接，支撐架(3) 另一端固定在測量管(2)內(nèi)壁上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MEMS的V錐流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測量裝置，其 特征在于，所述的封裝結(jié)構(gòu)(5)上側(cè)固定在V型錐體組件內(nèi)壁上，下側(cè)與V型錐體組件(6)上的正取壓口 (9)相通，測取高壓，右側(cè)與負(fù)取壓口 (7)相通測取低壓，左側(cè)與 信號(hào)線(9)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種液壓系統(tǒng)功率測量裝置，尤其是基于MEMS的V錐流量傳感器的液壓系統(tǒng)功率測量裝置。該裝置主要由流量傳感器，壓力傳感器，信號(hào)處理單元三大部分組成.流量測量裝置將MEMS敏感芯體置于V型錐體內(nèi)部，取消了傳統(tǒng)V錐流量計(jì)需要引壓到管外的結(jié)構(gòu)。壓力傳感器測量所在管路的壓力信號(hào)。根據(jù)流量—壓力—功率數(shù)學(xué)關(guān)系模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)功率的測量。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了液壓系統(tǒng)流量，壓力以及功率的在線測量，為液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測以及故障診斷提供了合適的解決方案。
文檔編號(hào)F15B19/00GK201241897SQ20082001511
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日
發(fā)明者孫玉清, 張洪朋, 曹淑華, 濤 梅, 陳海泉, 顧長智 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)