专利名称：节流装置及具有该节流装置的流量检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及节流式流量计领域。
技术背景在科学研究和工业设备中，经常使用流量计来测量气路中气体的流量， 流量计测量的原理、方法众多。在具体的麻醉机产品中，需要对新鲜气体 的流量进行测量，以管理新鲜气体进入回路。常用的新鲜气体包括氧气、 笑气、空气。目前大多数麻醉机采用的是玻璃管转子流量计和电子流量计 两大类。玻璃管转子流量计采用的是通用转子流量计的原理，实现技术难 度低，使用广泛，为许多麻醉机所使用，但是存在读数不易数字显示以及 体积较大的缺点。电子流量计在流量测量技术领域目前主要有质量流量计 (也称热式流量计)、超声流量计、涡轮流量计、节流式(固定孔板)流量计等 几大类，市面上的麻醉机上用于新鲜气体流量测量主要使用的是质量流量 计，其原理是通过感应气路中气体流动带走热量引起的温度变化来计算流 量的，其缺点是造价高，且使用损耗大。而节流式流量计在流量测量技术 领域的应用也相当广泛，其优点是制造简单、成本低；其缺点最小感度大、 差压信号和流体流速成平方根的关系、精度不高、量程范围窄且损耗小。 发明内容本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供了一种成 本低、结构简单且在低流量测量中具有较高分辨率和精度的节流装置及流 量检测系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该节流装置包括双孔座 和分布有缝隙的隔板，该双孔座具有轴向延伸的第一、第二空腔，该隔板 设于该双孔座中并将第一、第二空腔分开，第一空腔通过隔板的缝隙与第 二空腔连通，且该双孔座的外壁面上邻近隔板的位置设有第一、第二采样 孔，该第一、第二采样孔分别与第一、第二空腔连通。所述的双孔座由相接合的第一、第二孔座组成，该第一、第二空腔分 别轴向贯穿该第一、第二孔座，该隔板设于该第一、第二孔座的接合处， 该第一、第二采样孔分别设于第一、第二孔座。
所述的第一、第二孔座的接合处安装有密封件。所述的第一空腔包括同轴连通的第一液流腔和第一液流孔，该第一液 流孔的孔径小于第一液流腔的内径，该第二空腔包括同轴连通的第二液流 腔和第二液流孔，该第二液流孔的孔径小于第二液流腔的内径，该隔板位 于该第一、第二液流孔之间，该第一、第二采样孔分别与第一、第二液流 腔贯通。所述的第一孔座包括连接一体的第一基座和第一孔板，该第一液流腔 轴向贯穿该第一基座，该第一液流孔轴向贯穿该第一孔板，该第二孔座包 括连接一体的第二基座和第二孔板，该第二液流腔轴向贯穿该第二基座， 该第二液流孔轴向贯穿该第二孔板。所述的隔板由微颗粒材料制成，缝隙形成于各微颗粒之间。 所述的第一、第二空腔远离隔板的一端分别安装有第一、第二接头。 该具有节流装置的流量检测系统包括第一、第二压力采样装置、压差传感器、信号放大电路、A/D转换电路、数据处理单元及输出单元，该第 --、第二压力采样装置分别安装在第一、第二采样孔中，其数据输出端连 接压差传感器的输入端，该压差传感器、信号放大电路、A/D转换电路、 数据处理单元及输出单元顺次连接。所述的压差传感器由运放电路提供恒流驱动。所述的信号放大电路为三运放仪表放大器。本发明的有益效果是，由于是采用节流式计量原理，所以结构简单且 成本较低；由于隔板的设置，在低流量流体通过该具有缝隙的隔板时可以 起到增加压差的作用，从而对低流量测量提高了分辨率和精度。
图1是本发明节流装置的立体图。图2是本发明节流装置的主剖视图。图3是本发明流量检测系统的电路原理框图。
具体实施方式
请参阅图1至图2，本发明节流装置用于在流体通过时在上下游产生 压差，其包括双孔座1及隔板2。该双孔座1由第一、第二孔座3、 4组成， 该第一孔座3由第一基座36和第一孔板37组成，该第一基座36和第一孔 板37可以为一体成型，也可以通过紧固件连接一体。该第一基座36设有 轴向贯穿的第一液流腔32，该第一孔板37设有轴向贯穿的第一液流孔33，
该第一液流腔32的一端安装有第一接头34，其另一端则与第一液流孔33 连通，该第一液流孔33与该第一液流腔32同轴线且该第一液流孔33的孔 径小于第一液流腔32的内径，该第一液流腔32和第一液流孔33构成第一 空腔31。该第二孔座4由第二基座46和第二孔板47组成，该第一基座46 和第一孔板47可以为一体成型，也可以通过紧固件连接一体。该第二基座 46设有轴向贯穿的第二液流腔42，该第二孔板47设有轴向贯穿的第二液 流孔43，该第二液流腔42的一端安装有第二接头44，其另一端则与第二 液流孔43连通，该第二液流孔43与该第二液流腔42同轴线且该第二液流 孔43的孔径小于第二液流腔42的内径，该第二液流腔42和第二液流孔 43构成第二空腔41。该第一、第二孔座3、 4通过紧固件接合，且第一、 第二液流孔33、 43相邻。该隔板2密布有缝隙，其安装在该第一、第二孔 座3、 4的接合处，从而将第一、第二空腔31、 41分隔开，第一空腔31 通过该隔板2的缝隙与第二空腔41连通，该第一、第二液流孔33、 43均 邻近该隔板2并分处于该隔板2两侧。另外，该第一孔座3的外壁面上设 有第一采样孔35，该第一采样孔35与该第一液流腔32贯通，该第二孔座 4的外壁面上设有第二采样孔45，该第二采样孔45与第二液流腔42贯通， 该第一、第二采样孔均邻近该隔板2，其分别用于安装用于检测流体通过 时上下游压力信号的第一、第二压力信号采样装置5、 6。本实施方式中， 该第一、第二孔座均可并排设置两个或多个轴向贯穿的空腔；该第一、第 二孔座3、 4的接合处还安装有密封件13。该双孔座产生的压差信号重复性好，在高流量的时候压差变化大，对 于流量的分辨十分有利。该隔板由微颗粒材料制成，该微颗粒材料一般采 用铜、铝、不锈钢、铁、玻璃、石英及塑料等，微颗粒之间存在缝隙。对 于不同的流体，可以采用不同的微颗粒材料，利用微颗粒之间的缝隙，在 高流量气体通过时，起到稳定气流、降低噪声的作用；在低流量，特别是 1L/mm以下流量通过的时候，微颗粒材料更加可以起到增加压差的作用， 从而实现对低流量高分辨率和高精度的测量。请参阅图3，该流量检测系统包括节流装置及流量检测电路，该流量 检测电路包括第一压力采样装置5、第二压力采样装置6、压差传感器7、 信号放大电路8、 A/D转换电路9、数据处理单元10及输出单元11。该第 一、第二压力采样装置的输出端分别与压差传感器的两个输入端连接，该 压差传感器的输出端与信号放大电路的输入端连接，该信号放大电路的输
出端与A/D转换电路的输入端连接，该A/D转换电路的输出端与数据处理 单元的输入端连接，该数据处理单元的输出端则与输出单元连接。该第一、 第二压力采样装置用于获取气流通过节流装置时上下游的压力信号，并将 该压力信号输入到压差传感器，该压差传感器将气流流经节流装置所产生 的压差转换为可以测量的电压信号。由于压差传感器输出的电压信号通常 是毫伏级的，所以通过信号放大电路进行放大，该放大后的电压信号输入 到A/D转换电路转换为数字信号，该数字信号输入到数据处理单元后经过 均值滤波及查表程序，得到当前电压下对应的气体流量，并可通过输出单 元直观输出。该流量检测系统的原理是利用安装在节流装置对上述被测量流体的 产生的压差信号与该被测量流体的上述测量流通通路内的流量相对应这一 点，由流量检测电路得到与上述测量流通通路内的上述被测量流体的流量 相对应的电压输出，利用预先制作的测量表，通过换算为与上述流量对应 的电压输出相对应的流量值。本实施方式中，压差传感器7采用NOVA公司的固体压差传感器 npc-1210-10wd3s，其测量量程为0-25.4cmh20，典型电压呈线性输出，电压 范围为0-50mv，精度可达0.5%，其具有气体兼容性强、性能可靠耐用及成 本较低等优点。该压差传感器7由前置的缓冲运放电路12提供恒流驱动，根据NOVA公 司的推荐，1.5ma驱动电流对应的满量程输出为25.4cmh20， 50mv，实际应 用中，可以适当降低驱动电流，提高测量范围，以满足大流量测量的需要。该信号放大电路可以为三运放仪表放大器，该三运放仪表放大器将压 差传感器输出的毫伏级信号放大至可以方便数据处理单元采集的信号，固 体压差传感器npc-1210-10wd3s内置一个可调电阻，根据NOVA公司的推荐 电路，三运放仪表放大器输入级电路在满量程时输出为3.012v，增益为 3.012/0.05=60.24，输出级增益可以根据A/D转换电路的输入量程进行设置。 当然，也可以计算出压差传感器内置增益电阻的阻值，根据实际情况调整 三运放仪表放大器的输入输出级的放大增益。为了满足小量程测量的精度要求，同时满足大量程的测量范围要求， 该流量测量系统中一方面需要增大驱动电流，提高小量程测量时的信噪比; 另一方面又需要减小驱动电流，提高压差传感器的测量范围，需要将测量
范围进行分段处理，目前分为0.05——1L/min和l^"10L/min两个量程实现。A/D转换电路输出的数字信号通过数据处理单元进行处理，包括均值 滤波和査表等流程，得出所对应的气体流量。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的 专利保护范围。
权利要求
1.一种节流装置，其特征在于包括双孔座和分布有缝隙的隔板，该双孔座具有轴向延伸的第一、第二空腔，该隔板设于该双孔座中并将第一、第二空腔分开，第一空腔通过隔板的缝隙与第二空腔连通，且该双孔座的外壁面上邻近隔板的位置设有第一、第二采样孔，该第一、第二采样孔分别与第一、第二空腔连通。
2. 按照权利要求1所述的节流装置，其特征在于所述的双孔座由相 接合的第一、第二孔座组成，该第一、第二空腔分别轴向贯穿该第一、第 二孔座，该隔板设于该第一、第二孔座的接合处，该第一、第二采样孔分 别设于第一、第二孔座。
3. 按照权利要求2所述的节流装置，其特征在于所述的第一、第二 孔座的接合处安装有密封件。
4. 按照权利要求2所述的节流装置，其特征在于所述的第一空腔包 括同轴连通的第一液流腔和第一液流孔，该第一液流孔的孔径小于第一液 流腔的内径，该第二空腔包括同轴连通的第二液流腔和第二液流孔，该第 二液流孔的孔径小于第二液流腔的内径，该隔板位于该第一、第二液流孔 之间，该第一、第二采样孔分别与第一、第二液流腔贯通。
5. 按照权利要求4所述的节流装置，其特征在于所述的第一孔座包 括连接一体的第一基座和第一孔板，该第一液流腔轴向贯穿该第一基座， 该第一液流孔轴向贯穿该第一孔板，该第二孔座包括连接一体的第二基座 和第二孔板，该第二液流腔轴向贯穿该第二基座，该第二液流孔轴向贯穿 该第二孔板。
6. 按照权利要求1-5中任意一项所述的节流装置，其特征在于所述 的隔板由微颗粒材料制成，缝隙形成于各微颗粒之间。
7. 按照权利要求1-5中任意一项所述的节流装置，其特征在于所述 的第一、第二空腔远离隔板的一端分别安装有第一、第二接头。
8. —种具有权利要求l所述的节流装置的流量检测系统，其特征在于:它包括第一、第二压力采样装置、压差传感器、信号放大电路、A/D转换电路、数据处理单元及输出单元，该第一、第二压力采样装置分别安装在 第一、第二采样孔中，其数据输出端连接压差传感器的输入端，该压差传感器、信号放大电路、A/D转换电路、数据处理单元及输出单元顺次连接。
9. 按照权利要求8所述的流量检测系统，其特征在于所述的压差传感器由运放电路提供恒流驱动。
10. 按照权利要求8所述的流量检测系统，其特征在于所述的信号放大电路为三运放仪表放大器。
全文摘要
本发明公开了一种节流装置，它包括双孔座和分布有缝隙的隔板，该双孔座具有轴向延伸的第一、第二空腔，该隔板设于该双孔座中并将第一、第二空腔分开，第一空腔通过隔板的缝隙与第二空腔连通，且该双孔座的外壁面上邻近隔板的位置设有第一、第二采样孔，该第一、第二采样孔分别与第一、第二空腔连通。由于是采用节流式计量原理，所以结构简单且成本较低；由于隔板的设置，在低流量流体通过该具有缝隙的隔板时可以起到增加压差的作用，从而对低流量测量提高了分辨率和精度。
文档编号G01F1/40GK101118168SQ20061006196
公开日2008年2月6日 申请日期2006年8月1日 优先权日2006年8月1日
发明者吴海华, 李新胜, 陈培涛 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司