專(zhuān)利名稱(chēng)：氣流的測(cè)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣流的測(cè)量，且更具體地涉及利用結(jié)構(gòu)來(lái)測(cè)量氣流。
背景技術(shù)：
空氣流量或空氣速度的測(cè)量在許多應(yīng)用中有用。例如，職業(yè)安全 標(biāo)準(zhǔn)常常要求進(jìn)入占用建筑物的新鮮氣流的某一最低量。這樣的標(biāo)準(zhǔn) 還可能需要用于測(cè)量氣流的精確方法，以確保提供最少的新鮮氣流。
此外，加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)常常依賴(lài)于氣流測(cè)量來(lái)實(shí) 施舒適的控制操作。
在過(guò)去已采用了不同的氣流測(cè)量方案，取得了不同程度的成功。 例如，這些方案中的許多方案用于測(cè)量進(jìn)入建筑物或設(shè)施的新鮮氣 流。典型的方案包括將氣流測(cè)量管放置在建筑物的新鮮空氣入口處或 入口附近的長(zhǎng)長(zhǎng)的管道系統(tǒng)內(nèi)。這些傳統(tǒng)方案的缺點(diǎn)起因于如下事 實(shí)在許多情況下，管道系統(tǒng)較長(zhǎng)的長(zhǎng)度不便于正確地放置和操作氣 流測(cè)量管。
因此，已開(kāi)發(fā)出備選的方案用以在不需要長(zhǎng)管道的情況下來(lái)測(cè)量 氣流。 一種這樣的方案包括使用熱線(xiàn)式風(fēng)速計(jì)。該方案包括將許多溫 度測(cè)量器件和加熱的導(dǎo)線(xiàn)放置在氣流入口中或入口附近。鄰近加熱的 導(dǎo)線(xiàn)所測(cè)得的溫度是氣流(對(duì)流)以及通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的電流的函數(shù)。因?yàn)橥?過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的電流是可控的和可測(cè)量的，所以可利用根據(jù)鄰近導(dǎo)線(xiàn)的區(qū)域 的溫度測(cè)量值來(lái)估計(jì)氣流。盡管該方案能被校準(zhǔn)成以產(chǎn)生足夠的精 度，但存在與其使用和安裝相關(guān)的顯著的成本。
用于測(cè)量進(jìn)入建筑物的氣流的另 一種較簡(jiǎn)單的方案包括在建筑 物的空氣入口處使用彈簧偏壓門(mén)。向內(nèi)的氣流不同程度地將門(mén)推開(kāi)。
迫使門(mén)打開(kāi)的大小取決于氣流。因此，測(cè)量空氣入口門(mén)的位置角提供 了對(duì)向內(nèi)氣流的測(cè)量。盡管該方案與包括熱線(xiàn)式風(fēng)速計(jì)的那些方案相 比能夠表現(xiàn)出更具成本效益的測(cè)量裝置，但這種擺動(dòng)門(mén)式裝置需要大 量的校準(zhǔn)以及復(fù)雜的安裝程序。
還有的其它氣流測(cè)量方案具有其它的缺點(diǎn)。許多方案包括昂貴的 設(shè)備，而且其它方案受它們能夠承受的氣流量的制約。
因此，存在著對(duì)解決現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的氣流測(cè)量裝置和/或方法的需 求。這樣的氣流裝置和/或方法更好地平衡了精度的需求與降低成本和 安裝復(fù)雜性的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的至少一些實(shí)施例通過(guò)提供氣流裝置來(lái)滿(mǎn)足上述需求，該 氣流裝置包括利用數(shù)字處理和/或其它特征來(lái)減小誤差而不必借助于 昂貴的測(cè)量設(shè)備。然而，本發(fā)明的原理也可在使用高成本設(shè)備時(shí)提供 安裝方面的優(yōu)點(diǎn)。
第一實(shí)施例是一種用于測(cè)量氣流的裝置，該裝置包括測(cè)量值的源 和處理單元。該測(cè)量值的源是可操作的以產(chǎn)生測(cè)量值，該測(cè)量值表示 在阻塞物(obstruction)的第 一側(cè)上所獲得的空氣和在阻塞物的第二側(cè)上 所獲得的空氣的壓力差異。該處理單元被構(gòu)造成用以將測(cè)量值中的任 何負(fù)的測(cè)量值轉(zhuǎn)換成更小的負(fù)值。該處理單元還被構(gòu)造成用以對(duì)測(cè)量 值進(jìn)行低通濾波并且將已濾波的測(cè)量值轉(zhuǎn)換成流量值。
第二實(shí)施例是一種用于測(cè)量氣流的裝置，該裝置包括測(cè)量值的源 和處理單元。該測(cè)量值的源是可操作的以產(chǎn)生測(cè)量值，該測(cè)量值表示 在阻塞物的第 一側(cè)上所獲得的空氣和在阻塞物的第二側(cè)上所獲得的 空氣的壓力差異。該處理單元被構(gòu)造成用以對(duì)測(cè)量值進(jìn)行低通濾波并 且至少部分地基于零偏差補(bǔ)償值將已濾波的測(cè)量值轉(zhuǎn)換成流量值。零 偏差補(bǔ)償值取決于該測(cè)量值的源的物理狀態(tài)。
通過(guò)參考以下詳細(xì)描述和附圖，上述實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)以及其
它特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言將變得更力n明顯。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一示范性實(shí)施例的用于獲得氣流測(cè)量的
裝置；
圖2示出了圖1的處理電路的信號(hào)處理操作的框圖； 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第二示范性實(shí)施例的用于獲得氣流測(cè)量的 裝置；以及
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第三示范性實(shí)施例的用于獲得氣流測(cè)量的 裝置。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一示范性實(shí)施例的用于獲得氣流測(cè)量的 裝置。該裝置包括氣流測(cè)量系統(tǒng)10，并示出為在示范性實(shí)施方案中安 裝在建筑物的空氣調(diào)節(jié)單元(AHU)52的供氣子系統(tǒng)處。如本領(lǐng)域所公 知的那樣，AHU 52是向未示出的建筑物的各個(gè)空間提供供氣的器件。 供氣可根據(jù)建筑物的需要由AHU 52冷卻或加熱。供氣可以由新鮮空 氣和回收空氣的組合物構(gòu)成。
圖1中，為解釋清楚僅示出了 AHU 52的輸入側(cè)。具體而言，AHU 52包括位于其輸入側(cè)上的AHU入口 56。 AHU入口 56表示AHU 52 與輸入管道54之間的接口 。輸入管道54經(jīng)由回氣風(fēng)門(mén)18與建筑物 的回氣入口 16流體連通并聯(lián)接到該回氣入口 16上。如本領(lǐng)域所公知 的那樣，回氣入口 16聯(lián)接到建筑物的回氣通路上，并包含來(lái)自空間 的已循環(huán)通過(guò)該建筑物的空氣?；貧饪赡馨s質(zhì)、含量增加的CO 或C02和/或含量降低的氧氣。因此，再循環(huán)到AHU52的回氣量受到 限制。為了限制再循環(huán)的空氣，回氣風(fēng)門(mén)18由雖未示出但為本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員所公知的控制器所控制。
輸入管道54經(jīng)由新鮮空氣風(fēng)門(mén)24與建筑物的新鮮空氣入口 20
流體連通并聯(lián)4秦到該新鮮空氣入口 20上。如本領(lǐng)域所公知的那樣， 新鮮空氣入口 20聯(lián)接到外部大氣中，這允許新鮮空氣通過(guò)AHU 52 進(jìn)入HVAC系統(tǒng)。新鮮空氣風(fēng)門(mén)24由控制器以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 通常所公知的方式控制，用以控制進(jìn)入AHU52的新鮮空氣量。如下 文將討論的那樣，新鮮空氣風(fēng)門(mén)24可合適地由圖1所示的處理電路 50控制，或者由單獨(dú)的控制器如任何合適的市場(chǎng)上可買(mǎi)到的場(chǎng)控制器 來(lái)控制。
在圖1的實(shí)施例中，空氣入口 20由本領(lǐng)域眾所周知的、往往稱(chēng) 為犬舍式的屋頂殼體結(jié)構(gòu)58所覆蓋。屋頂殼體結(jié)構(gòu)58基本上為覆蓋 屋頂12中的開(kāi)口的通風(fēng)殼體，空氣入口 20位于該屋頂12中。屋頂 殼體結(jié)構(gòu)的大小和形狀因系統(tǒng)而異，但典型的結(jié)構(gòu)可能是數(shù)英尺高、 數(shù)英尺長(zhǎng)以及兩或三英尺寬。屋頂殼體結(jié)構(gòu)58通常包括允許空氣進(jìn) 入該殼體結(jié)構(gòu)58并由此進(jìn)入空氣入口 20的通風(fēng)口 60。
在文中所述的實(shí)施例中，入口延伸部分22從空氣入口 20延伸到 鄰近屋頂殼體結(jié)構(gòu)58頂部的位置。優(yōu)選的是，入口延伸部分22延伸 為使得屋頂殼體結(jié)構(gòu)58中的大部分通風(fēng)口 60在入口延伸部分22最 頂部部分的下方。入口延伸部分22優(yōu)選地包括在其頂部具有開(kāi)口的 管道。位于入口延伸部分22頂部處的該開(kāi)口限定了延伸空氣入口 26。 入口延伸部分22的用途是使有效的建筑物空氣入口從實(shí)際的頂部空 氣入口 20移到更鄰近屋頂殼體結(jié)構(gòu)58的地方。已確定的是，將有效 的建筑物空氣入口移到殼體結(jié)構(gòu)58的通風(fēng)口 60上方降低了風(fēng)和陣風(fēng) 對(duì)氣流測(cè)量的有害影響。
在文中所述的實(shí)施例中，局部阻塞物28鄰近有效的建筑物空氣 入口26放置，以限定氣流測(cè)量接口。局部阻塞物28是在入口 26上 放置到入口延伸部分22的結(jié)構(gòu)，以局部地限制和/或集中氣流。因而 可利用接口各側(cè)上的空氣進(jìn)行差動(dòng)氣壓測(cè)量。已知的是，為了獲得有 用的可測(cè)量的空氣流量值，限制通過(guò)測(cè)量接口的氣流是有利的。局部 阻塞物28在測(cè)量氣流接口處提供了這種限制。
在文中所述的實(shí)施例中，阻塞物28為展開(kāi)的金屬遮蓋物(screen)。 但是，阻塞物28可采用其它合適的形式，例如包括不基于規(guī)則地調(diào) 節(jié)的手動(dòng)風(fēng)門(mén)。這有利地確保了氣流不受阻塞物28過(guò)多地限制，避 免產(chǎn)生不希望有的大的壓降。然而，這同樣有利地確保了對(duì)氣流的足 夠限制，以在由壓差傳感器40進(jìn)行的壓差測(cè)量中獲得對(duì)于噪音比的 良好信號(hào)。展開(kāi)的金屬遮蓋物提供了能夠平衡這些竟?fàn)幮枨蟮倪m度的 阻塞物28。
在采用展開(kāi)的金屬遮蓋物如阻塞物28的實(shí)施例中，可進(jìn)行初始 設(shè)置測(cè)試，以判斷展開(kāi)的金屬遮蓋物是否在測(cè)量接口處提供過(guò)小或過(guò) 大的壓降。如果壓降過(guò)大，則可在展開(kāi)的金屬遮蓋物中切割更多的孔 以減小氣流限制。另一方面，如果低流量的計(jì)算因?yàn)閷?duì)于噪音比的不 良信號(hào)而有噪音，則可將另一遮蓋物或局部阻塞物增添到第一阻塞物 上。因此，在初始設(shè)置時(shí)，測(cè)量接口(即有效的建筑物入口/測(cè)量接口 26)處的氣流限制可通過(guò)這些調(diào)節(jié)的組合而得以增強(qiáng)或優(yōu)化。
如上所述，圖1實(shí)施例中的氣流測(cè)量通過(guò)獲得測(cè)量"f妄口或空氣進(jìn) 口 26兩側(cè)的空氣之間的壓差而實(shí)現(xiàn)。為此，多個(gè)靜態(tài)的空氣拾取器 件30,32鄰近空氣入口 20聯(lián)接，更具體地取^妄在有效的建筑物空氣入 口26的第一側(cè)上。在文中所述的實(shí)施例中，空氣拾取器件30,32安裝 在受控的新鮮空氣風(fēng)門(mén)24的外部。空氣拾取器件30,32(以及未示出的 任何數(shù)量的其它器件)分別經(jīng)由管道34,36可操作地聯(lián)接到壓差傳感器 或通風(fēng)計(jì)40上。管道34,36可合適地包括中空管，并且被聯(lián)接到通風(fēng) 計(jì)40的第一差動(dòng)輸入42上?？諝馐叭∑骷?0,32可合適地為任何市 場(chǎng)上可買(mǎi)到的空氣拾取器件，優(yōu)選為具有角形尖端的型式。合適的空 氣拾取器件為來(lái)自Michigan City, IN的Dwyer Instruments, Inc.的A301 型拾取器件，或者可從Buffalo Grove 111的Siemens Building Technologies, Inc.得到的269062型拾取器件。
可優(yōu)選的是，采用多個(gè)空氣拾取器件，包括拾取器件30，32以及 未示出的其它器件，以提供從入口延伸部分22的內(nèi)部到第一差動(dòng)輸
入42的空氣連接。多個(gè)拾取器件的使用有助于限制陣風(fēng)對(duì)測(cè)量的有 害影響。
外部空氣拾取器件46提供了來(lái)自測(cè)量接口 26另 一 "側(cè)"的空氣。 具體而言，外部空氣拾取器件46設(shè)置在延伸入口 22和測(cè)量接口 26 的外側(cè)。注意的是，外部空氣拾取器件46設(shè)置成使得入口/測(cè)量接口 26就氣流而言設(shè)置在該器件46和空氣拾取器件30,32之間。外部空 氣拾取器件46經(jīng)由管道48聯(lián)接到通風(fēng)計(jì)40的第二輸入44上。外部 空氣拾取器件46優(yōu)選為意圖用于室外使用的拾取器件，并且優(yōu)選為 包括濾波器。合適的外部空氣拾取器件的示例為可從Michigan City, IN的Dwyer Instruments, Inc.得到的A306型空氣拾取器件。
通風(fēng)計(jì)40是一種構(gòu)造成用以基于在第一差動(dòng)輸入42和第二差動(dòng) 輸入44處所接收的空氣而產(chǎn)生壓差測(cè)量的器件。合適的器件為均可 從Boxborouh, MA的Setra Systems, Inc.得到的264型壓差轉(zhuǎn)換器和 265型的壓差轉(zhuǎn)換器。還可使用其它類(lèi)似的和有竟?fàn)幜Φ钠骷?br> 通風(fēng)計(jì)40也是可操作的，以向處理電路50的輸入提供表示所測(cè) 得壓差的輸出信號(hào)。處理電路50可合適地為用于HVAC系統(tǒng)的可在 市場(chǎng)上買(mǎi)到的場(chǎng)面板或場(chǎng)控制器中的控制器或處理器。通過(guò)示例，處 理電^各50可以是從Buffalo Grove 111的Siemens Building Technologies, Inc.得到的MEC場(chǎng)控制器。這樣的場(chǎng)控制器包括與通風(fēng)計(jì)40的商品 化具體裝置的輸出兼容的模擬輸入。這樣的場(chǎng)控制器還包括輸入，該 輸入可適應(yīng)通風(fēng)計(jì)40的數(shù)字脈沖串輸出，如果該輸出是可得到的。
在操作時(shí)，新鮮空氣經(jīng)由頂部入口 20進(jìn)入建筑物，以便由居住 者使用。為此，AHU 52經(jīng)由通風(fēng)口 60將新鮮空氣從殼體結(jié)構(gòu)58的 外部吸到有效的空氣入口 26。吸入的空氣經(jīng)由局部阻塞物28進(jìn)入入 口延伸部分22，這在大多數(shù)的情形下產(chǎn)生可測(cè)量的壓差。通過(guò)入口延 伸部分22吸入的空氣通過(guò)空氣入口風(fēng)門(mén)24行進(jìn)到輸入管道54中。 該空氣還由空氣拾取器件30,32取樣，并提供到通風(fēng)計(jì)40。輸入管道 54中的空氣與經(jīng)由回氣入口 16所接收的再循環(huán)空氣混合并經(jīng)由AHU
入口 56提供到空氣調(diào)節(jié)器52。然后，AHU52常常對(duì)空氣補(bǔ)充加熱或 冷卻，并將其提供給未示出的建筑物的通風(fēng)系統(tǒng)。
同時(shí)，外部拾取器件46獲得來(lái)自由入口延伸部分22和局部阻塞 物28所形成的外殼之外的空氣。外部拾取器件46經(jīng)由管道48向通 風(fēng)計(jì)40提供外部空氣。通風(fēng)計(jì)40產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)，該信號(hào)指示從拾取 器件30，32所接收的內(nèi)部空氣與從外部拾取器件46所接收的外部空氣 之間的氣壓差。這種壓差提供了與通過(guò)阻塞物28的氣流、并因此與 進(jìn)入建筑物的氣流相關(guān)的測(cè)量。表示壓差的測(cè)量信號(hào)提供給處理電路 50 。當(dāng)通風(fēng)計(jì)40響應(yīng)其輸入42,44的壓差而或多或少地持續(xù)提供測(cè)量 信號(hào)時(shí)，這些信號(hào)在現(xiàn)行基礎(chǔ)上提供給處理電路50。
在文中所述的實(shí)施例中，處理電路50以每秒一至五個(gè)樣本的速 率對(duì)測(cè)量信號(hào)數(shù)字取樣。為此，處理電路50優(yōu)選為包括本領(lǐng)域眾所 周知的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。處理電路50處理原始測(cè)量信號(hào)以獲得已處理 的測(cè)量信號(hào)，并由此進(jìn)行流率測(cè)量，如將結(jié)合圖2詳細(xì)地討論。然后， 可進(jìn)一步地處理、存儲(chǔ)流率測(cè)量值和/或?qū)⑵鋫魉徒o其它裝置。例如， 流率測(cè)量還可用于控制風(fēng)門(mén)18和風(fēng)門(mén)24，以調(diào)節(jié)新鮮空氣的流率。
圖2示出了可由處理電路50實(shí)現(xiàn)的一組示范性操作，以基于從 通風(fēng)計(jì)40所接收的原始?jí)翰顪y(cè)量信號(hào)來(lái)產(chǎn)生氣流測(cè)量值。對(duì)于圖2 的操作，假定的是原始測(cè)量數(shù)據(jù)已被取樣并且包括一系列的數(shù)字值。 如上所述，取樣頻率可合適地為每秒一至五個(gè)樣本。
步驟102中，處理電路50最先處理測(cè)量信號(hào)樣本以消除任何負(fù) 的壓差值，也就是從接收自外部拾取器件46的空氣所測(cè)得的壓力小 于從接收自?xún)?nèi)部拾取器件30,32的空氣所測(cè)得的壓力的情形。通常， 負(fù)的測(cè)量值是由于拾取器件30,32附近的陣風(fēng)和/或空氣渦流所引起 的，并且可以被忽略。在該實(shí)施例中，任何負(fù)的測(cè)量值設(shè)定為零。因 此，-4、 3、 -2、 3、 2(采用任意單位)的序列測(cè)量值將在步驟102中被 處理成序列值O、 3、 0、 3、 2。
在備選實(shí)施例中，可采用降低負(fù)測(cè)量值的影響的其它方法。例如，
任何負(fù)值可減小為更小的恒定值或可變值。通過(guò)"減小"，意味著負(fù) 的數(shù)字將是"更小的負(fù)數(shù)"，其在絕對(duì)標(biāo)度上將技術(shù)性地構(gòu)成較大值。
任何情況下，在步驟104和步驟106中，處理單元50在已處理 的測(cè)量值上進(jìn)行二階ft字濾波器的操作。為此，已處理的測(cè)量值在步 驟104中放置到一階數(shù)字濾波器中，并且此后在步驟106中放置到另 一個(gè)一階數(shù)字濾波器中。盡管可使用更高階或更低階的濾波器，但已 發(fā)現(xiàn)的是，二階濾波器平衡了對(duì)較好信號(hào)質(zhì)量濾波的需求且無(wú)需引入 不適當(dāng)?shù)难舆t量。
步驟106之后，處理電路50在步驟108中將已濾波的和已處理 的壓差測(cè)量值轉(zhuǎn)換成氣流量。在簡(jiǎn)化的實(shí)施例中，處理電路使用以下 關(guān)系式來(lái)計(jì)算基于壓差測(cè)量值的氣流量 CFA/ = A:*sqrt(AP)
其中，K是基于測(cè)量裝置的物理特性的常數(shù)因子，AP是壓差測(cè)量 值，而CFA/是每分鐘以立方英尺為單位的流量。K值在校準(zhǔn)中可通過(guò) 利用標(biāo)準(zhǔn)化的和精確的程序來(lái)測(cè)量已知的氣流量CF仏。,、并通過(guò)記錄所 測(cè)得的壓差A(yù)^。'來(lái)確定。K值設(shè)定為CFM^/sqrt(APJ。
已確定的是，許多壓差傳感器40和/或傳感器40的裝置以及相關(guān) 的拾取器件當(dāng)沒(méi)有實(shí)際壓差時(shí)不一定讀取零。因此，另一個(gè)實(shí)施例包 括了用以補(bǔ)償壓差測(cè)量裝置中這種情況的零壓力偏差調(diào)節(jié)。在該實(shí)施
例中，處理電路在步驟108中基于以下方程式產(chǎn)生空氣流量值 CFM = CFAfca, * [{sqrt(AP/APca/)}*U - 1/(1, + {1 _ l/(l-a)〗
其中，CFMca,和AP^如上所述地計(jì)算，并且其中a是由以下方程 式給出的零偏差調(diào)節(jié)的一部分
其中，A/V是當(dāng)壓差大致為零時(shí)得到的校準(zhǔn)壓力測(cè)量值。為了獲
得A/V，該裝置應(yīng)設(shè)置成使得存在零或接近零的壓差。 一旦壓差為零， 則采取壓差測(cè)量。當(dāng)壓差設(shè)定為零時(shí)所獲得的測(cè)量值為值^"
在圖l的實(shí)施例中，在回氣風(fēng)門(mén)18打開(kāi)的情況下，值A(chǔ)^可通過(guò)
完全地關(guān)閉入口空氣風(fēng)門(mén)24并運(yùn)轉(zhuǎn)AHU 52的未示出的供應(yīng)風(fēng)扇來(lái)獲 得。因?yàn)轱L(fēng)門(mén)24關(guān)閉，所以空氣拾取器件30和空氣拾取器件32處 的空氣應(yīng)與外部拾取器件46處的空氣平衡。通風(fēng)計(jì)40在這些狀態(tài)下 的測(cè)量值應(yīng)理想地等于零。在這些狀態(tài)下由通風(fēng)計(jì)40所測(cè)得的任何 壓差成為值A(chǔ)/V
因此，這些校準(zhǔn)操作提供了為使用圖2中步驟108的轉(zhuǎn)換方程式 所需的值cwH',^^,^-。因此，利用上文進(jìn)一步提出的任一CFM方程 式，處理電路50將在步驟106中所生成的已濾波的壓差值轉(zhuǎn)換成空 氣流量值。于是，處理電路50可以如本領(lǐng)域所公知的那樣使用空氣 流量值來(lái)控制HVAC系統(tǒng)的元件和/或可以根據(jù)需求或期望來(lái)存儲(chǔ)、 顯示或傳送空氣流量值。
在一個(gè)示例中，處理電路50可控制新鮮空氣風(fēng)門(mén)24的操作，以 試圖獲得期望的氣流。這種情形下，處理電路50將從另 一控制器件(未 示出)接收新鮮氣流設(shè)定點(diǎn)，然后基于新鮮氣流設(shè)定點(diǎn)和4艮據(jù)圖2的操 作所產(chǎn)生的實(shí)際測(cè)得的氣流之間的差異來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)24。新鮮空氣設(shè)定 點(diǎn)限定了用于建筑物或至少用于建筑物的這種空氣入口 20所必需的 或期望的新鮮氣流。處理電路50可合適地使用PI或PID控制方法， 以基于設(shè)定點(diǎn)與測(cè)得值之間的誤差(或差異)來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)位置。
無(wú)論如何，當(dāng)來(lái)自通風(fēng)計(jì)40的模擬測(cè)量信號(hào)的新的數(shù)字樣本已 產(chǎn)生或可用時(shí)，由處理電路50在現(xiàn)行基礎(chǔ)上執(zhí)行圖2的操作。
再次參看圖1的實(shí)施例，該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)之一是入口延伸部分22。 入口延伸部分22通過(guò)顯著降低風(fēng)對(duì)拾取器件30，32所獲得空氣的影響 而降低壓力測(cè)量中的噪音或干擾。相反，如果不提供入口延伸部分22， 則經(jīng)由通風(fēng)口 60所接收的風(fēng)可能不利地影響流量測(cè)量。入口延伸部 分22還可將優(yōu)點(diǎn)提供給其它類(lèi)型的流量測(cè)量構(gòu)造如基于熱線(xiàn)式風(fēng)速 計(jì)或擺動(dòng)空氣入口門(mén)式阻塞物的那些構(gòu)造。注意的是，入口延伸部分 22可采用有效阻擋陣風(fēng)的簡(jiǎn)單的擋風(fēng)板(barrier)或壁的形式。注意的 是，測(cè)量接口可位于免受陣風(fēng)的任何位置處。
圖1的實(shí)施例還特別便利地適于改型成建筑物的現(xiàn)有外部空氣進(jìn)
口結(jié)構(gòu)。入口延伸部分22、拾取器件30,32和46、阻塞物28和通風(fēng) 計(jì)40的放置都可相對(duì)便宜地實(shí)現(xiàn)。如果合適的處理電路50(即控制器) 可用或者可容易地增添，則還進(jìn)一步地便于改型。如上所述，MFC場(chǎng) 控制器可構(gòu)造成用以實(shí)施圖2的處理操作。
要認(rèn)識(shí)到的是，不是所有的建筑物屋頂系統(tǒng)都具有與它們的外部 空氣進(jìn)口相關(guān)聯(lián)的犬舍型屋頂殼體結(jié)構(gòu)。圖3示出了構(gòu)造成用于另一 常用風(fēng)格的空氣進(jìn)口的本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，其不包括與圖l的屋頂 殼體結(jié)構(gòu)58相類(lèi)似的犬舍型屋頂殼體結(jié)構(gòu)。要注意的是，圖1和圖3 中相同的附圖標(biāo)號(hào)用于標(biāo)識(shí)相同的器件。
通常，注意到空氣拾取器件30，32和46的相對(duì)放置并不改變。如 同圖1的實(shí)施例，空氣拾取器件30,32處于輸入空氣風(fēng)門(mén)24外部以及 阻塞物28內(nèi)部。阻塞物28位于通常靜態(tài)的空氣通風(fēng)風(fēng)門(mén)72內(nèi)部以 及輸入空氣風(fēng)門(mén)24外部，其中，該通常靜態(tài)的空氣通風(fēng)風(fēng)門(mén)72類(lèi)似 于屋頂殼體結(jié)構(gòu)58的百葉窗式開(kāi)口 60。外部空氣風(fēng)門(mén)46位于阻塞物 28外部。
通風(fēng)計(jì)40和處理電路50如上文結(jié)合圖l所述的方式操作。校準(zhǔn) 保持相同。
盡管文中所述的裝置對(duì)測(cè)量(并因此控制)進(jìn)入建筑物的新鮮空氣 特別地有用，但也可使用其它的實(shí)施例來(lái)測(cè)量通過(guò)任何管道的流量。 具體而言，阻塞物28可放置在任何管道上，而限定了測(cè)量點(diǎn)。
例如，圖4示出了本發(fā)明應(yīng)用于設(shè)施內(nèi)的內(nèi)部空氣管道的說(shuō)明性 實(shí)施例。這種情況下，拾取器件如器件30,32可放置在阻塞物28兩側(cè) 上的氣流中。如圖4所示，阻塞物28第一側(cè)上的拾取器件30,32聯(lián)接 到通風(fēng)計(jì)40的第 一輸入42上，而阻塞物28第二側(cè)上的拾取器件80,82 則聯(lián)接到通風(fēng)計(jì)40的第二輸入44上。在該實(shí)施例中，拾取器件80 和拾取器件82可合適地具有與器件30,32相同的構(gòu)成。處理電路50 從通風(fēng)計(jì)接收壓差測(cè)量值，并通常如上文所述的相同方式操作。
要認(rèn)識(shí)到的是，圖4的管道系統(tǒng)的校準(zhǔn)可類(lèi)似于上文結(jié)合圖1所 述的校準(zhǔn)方法來(lái)實(shí)施。但是，為了獲得^-值，通向管道的氣流通過(guò)關(guān) 閉適當(dāng)?shù)纳嫌物L(fēng)門(mén)(未示出)和下游風(fēng)門(mén)(未示出)而降低到零氣流量。
要認(rèn)識(shí)到的是，上述實(shí)施例僅是示范性的，并且本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員可容易地設(shè)想出他們自己的、結(jié)合本發(fā)明的原理并落入本發(fā)明 的精神和范圍內(nèi)的實(shí)施方案和變型。
權(quán)利要求
1. 一種用于測(cè)量氣流的裝置，包括測(cè)量值的源，所述測(cè)量值表示在阻塞物的第一側(cè)上所獲得的空氣和在所述阻塞物的第二側(cè)上所獲得的空氣的壓力差異；處理單元，其構(gòu)造成用以，將所述測(cè)量值的任何負(fù)的測(cè)量值轉(zhuǎn)換成更小的負(fù)值；對(duì)所述測(cè)量值進(jìn)行低通濾波；和將已濾波的測(cè)量值轉(zhuǎn)換成流量值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述處理單元還被 構(gòu)造成用以至少部分地利用補(bǔ)償值將所述已濾波的測(cè)量值轉(zhuǎn)換成所 述流量值，所述補(bǔ)償值在零流量狀態(tài)下補(bǔ)償所述裝置的測(cè)量偏差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述處理單元還被 構(gòu)造成用以利用二階低通濾波器來(lái)進(jìn)行低通濾波。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述測(cè)量值的源包 括壓差傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括多 個(gè)拾取器件，所述拾取器件具有鄰近所述阻塞物的第一側(cè)聯(lián)接的端 部，以便所述阻塞物設(shè)置在多個(gè)拾取管中的各拾取管的拾取端和所述 阻塞物的第二側(cè)之間，所述多個(gè)拾取器件還可操作地聯(lián)接成與所述壓 差傳感器流體連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括鄰 近所述第二側(cè)聯(lián)接的拾取器件，以便所述阻塞物設(shè)置在所述第一側(cè)和 所述拾取器件之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括所 述阻塞物，且其中，所述阻塞物裝配在管道開(kāi)口中并具有比所述管道 開(kāi)口更小的流動(dòng)面積。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述阻塞物包括展 開(kāi)的金屬遮蓋物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括所 述阻塞物，且其中，所述阻塞物裝配在管道開(kāi)口中并具有比所述管道 開(kāi)口更小的流動(dòng)面積。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述阻塞物包括 展開(kāi)的金屬遮蓋物。
11. 一種用于測(cè)量氣流的裝置，包括測(cè)量值的源，所述測(cè)量值表示在阻塞物的第一側(cè)上所獲得的空氣 和在所述阻塞物的第二側(cè)上所獲得的空氣的壓力差異； 處理單元，其構(gòu)造成用以， 對(duì)所述測(cè)量值進(jìn)行^^通濾波；和至少部分地基于根據(jù)所述測(cè)量值的源的物理狀態(tài)的零偏差補(bǔ)償 值將所述已濾波的測(cè)量值轉(zhuǎn)換成流量值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述處理單元還 被構(gòu)造成用以利用二階低通濾波器來(lái)進(jìn)行低通濾波。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述測(cè)量值的源 包括壓差傳感器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括 多個(gè)拾取器件，所述拾取器件具有鄰近所述阻塞物的第一側(cè)聯(lián)接的端 部，以便所述阻塞物設(shè)置在多個(gè)拾取管中的各拾取管的拾取端和所述 阻塞物的第二側(cè)之間，所述多個(gè)拾取器件還可操作地聯(lián)接成與所述壓 差傳感器流體連通。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括 拾取器件，所述拾取器件鄰近所述第二側(cè)聯(lián)接，以便所述阻塞物設(shè)置 在所述第一側(cè)和所述拾取器件之間。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括 所述阻塞物，且其中，所述阻塞物裝配在管道開(kāi)口中并具有比所述管 道開(kāi)口更小的流動(dòng)面積。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述阻塞物包括 展開(kāi)的金屬遮蓋物。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括 所述阻塞物，且其中，所述阻塞物裝配在管道開(kāi)口中并具有比所述管 道開(kāi)口更小的流動(dòng)面積。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述阻塞物包括 展開(kāi)的金屬遮蓋物。
20. —種用在測(cè)量建筑物的屋頂殼體結(jié)構(gòu)中的氣流的裝置，所述 屋頂殼體結(jié)構(gòu)包括通風(fēng)口，所述裝置包括與氣流相關(guān)的測(cè)量值的源，所述測(cè)量值的源可操作地聯(lián)接到至少 第一測(cè)量點(diǎn)上；氣流管道，其在所述建筑物的屋頂輪廓線(xiàn)上延伸并使得所述氣流 管道的最上的開(kāi)口設(shè)置在所述屋頂殼體結(jié)構(gòu)中的多個(gè)所述通風(fēng)口的 水平之上；且其中，所述第一測(cè)量點(diǎn)_沒(méi)置在所述氣流管道內(nèi)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述氣流管道延伸為使得所述最上的開(kāi)口至少大致與所述屋頂殼體結(jié)構(gòu)中的最上的 通風(fēng)口一樣高。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述測(cè)量值的源 包括壓差傳感器，所述壓差傳感器經(jīng)由設(shè)置在所述第一測(cè)量點(diǎn)處的拾 取器件可操作地聯(lián)接到所述第 一測(cè)量點(diǎn)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及氣流的測(cè)量，更具體地涉及一種用于測(cè)量氣流的裝置，其包括測(cè)量值的源和處理單元。該測(cè)量值的源是可操作的以產(chǎn)生測(cè)量值，該測(cè)量值表示在阻塞物的第一側(cè)上所獲得的空氣和在該阻塞物的第二側(cè)上所獲得的空氣的壓力差異。一種情況下，該處理單元被構(gòu)造成用以將測(cè)量值中的任何負(fù)的測(cè)量值轉(zhuǎn)換成更小的負(fù)值。該處理單元還被構(gòu)造成用以在測(cè)量值上進(jìn)行低通濾波并且將已濾波的測(cè)量值轉(zhuǎn)換成流量值。
文檔編號(hào)G01F1/34GK101393042SQ20081014909
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者H·圣約翰, K·約翰遜, M·C·赫施 申請(qǐng)人:西門(mén)子建筑技術(shù)公司