一种利用微热光电系统的气体流量计的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微热光电系统领域，具体涉及利用微热光电系统的气体流量计。
【背景技术】
[0002]微热光电系统的开发已成为世界范围内的一个研究热点。该系统利用光电池把烃燃料燃烧释放出的热辐射能转化为电。烃燃料的能量密度比最好的电池要高10?100倍。因此，利用化学燃料的高能密度来产生动力成为一项有吸引力的取代电池的技术。微热光电系统主要由一个辐射器(微燃烧室)、过滤器和光电池回路组成。它利用燃气燃烧使辐射器产生较高温度，福射器则释放光子碰撞光电池表面，通过内部的半导体p-n结转化为电會K。
[0003]工业计量中常用的几种气体流量计有:压差式、速度式、容积式流量计。它们已经处于普及化阶段，价格竞争激烈，利润空间日益减少，技术革新较少，市场相对成熟。实际测量时，需将流量传感器至于被测介质中，这对实际应用场合并不都是完全适用。传统的气体流量计除了需要配置作为关键部分的流量传感器之外，还需要提供电源对电流表进行供电。在实际测量的过程中，工况是不断变化着的。对工况变化有规律、准确度要求不高，无需远传或自动控制的场合，采取配置压力计、温度计、计算器，由人工录取参数查表格的方法计算流量的这种测量方式不仅不连续、不快捷，而且繁琐、误差大。
[0004]基于以上分析，引入微热光电系统，对流量计进行改进，以达到以下的目的:
[0005](I)最大限度地节省能源，避免了测量过程中对电流表的电源提供。
[0006](2)由于在测量工程中，被测介质的流量处于不断变化的状态，因此传统的测量方法就会存在一定的误差。引入微尺度燃烧，能够得到一个连续测量的过程，使得测量结果比较精确。
[0007](3)传统的测量需要将测量传感器至于被测气体中，这在部分特殊场合受到限制。使得流量计的适用范围减小。引入新型流量计则避免了这一限制条件。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中存在不足，本发明根据微热光电系统的特点，提出一种利用微热光电系统测量管道中燃气流量的气体流量计，对燃气流量的连续测量，达到提高流量计灵敏度、适用范围以及节约能源的目的。
[0009]本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0010]—种利用微热光电系统的气体流量计，其特征在于，包括第一光电池板、第二光电池板、辐射器、电流表、光子选择性过滤器，所述辐射器的一端通过进气管与燃气管道连通，另一端连接排气管，所述辐射器固定在燃气管道的一侧，光子选择性过滤器设置在辐射器与燃气管道之间；第一光电池板设置在辐射器外侧，所述第二光电池板设置在燃气管道与福射器相对的一侧，第一光电池板、第二光电池板之间串联电流表，所述电流表表盘上的电流示数位置标示有流量值。
[0011]优选地，所述辐射器壁面采用Sic材料制成。
[0012]优选地，所述光子选择性过滤器能选择性通过波长为600nm?1300nm的光。
[0013]优选地，第一光电池板、第二光电池板为GaSb光电池。
[0014]优选地，所述进气管设置有节流阀。
[0015]本发明所述利用微热光电系统的气体流量计，辐射器的微燃烧室内气体燃烧，产生高温，使得辐射器发出光子，一定波长的光透过被测介质，一部分能量被气体分子吸收，剩余的光子则到达光电池，激发光电池产生自由电子，使光电池产生电流。不同流量的气体包含的气体分子数也不相同，则吸收的光子也不相同，相应的，光电池产生的电流也不相同。由此就能测出不同时刻的气体的流量。辐射器和光电池之间布置光子过滤器，这是因为当辐射器在温度为1000?1600K时的波谱包含了很大一部分低能量的光子，不足以使光电池产生自由电子。这部分能量会被光电池吸收并成为破坏光电池的热载，进而使系统转换效率急剧下降。过滤器的作用是、的光，此时GaSb光电池的量子效率相对较高。这部分光子能够使光电池产生自由电子，从而在光电池回路中形成电流，在电流表中能够观测出电流大小。测试流量的过程中，光电池既能为电流表提供电能，又能作为感应器，感应气体流量的大小，在测量中起着至关重要的作用。
[0016]本发明相比于传统热光电系统的主要优点是:
[0017](I)用光电池给电流表供电比原来的直接电源供电更具有优势，节约了能源，提高了能源的利用率。
[0018](2)本发明提出的光电池板以及微燃烧室均可以夹固在燃气管道的外侧，相比于传统气体流量计只能插入管道中测量，新型流量计使用更方便，适用范围更广。
[0019](3)测量过程中，对辐射器加热，辐射器能够持续不断发出光子，打到光电池板，使其带电，且光电池的带电量随管道中被测气体流量不同而变化，这使得流量测量过程更为精确，并能够实现连续测量。
【附图说明】
[0020]图1为本发明所述利用微热光电系统的气体流量计的结构图。
[0021]图中:
[0022]1-燃气管道；2_进气管；3_节流阀；4_辐射器；5_第一光电池板；6_微燃烧室；
7-排气管；8_选择性过滤器；9_电流表；10_第二光电池板。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0024]如图1所示，本发明所述的利用微热光电系统的气体流量计，包括第一光电池板5、第二光电池板10、辐射器4、电流表9、光子选择性过滤器8，所述辐射器4的一端通过进气管2与燃气管道I连通，另一端连接排气管7，所述辐射器4固定在燃气管道I的一侧，光子选择性过滤器8设置在辐射器4与燃气管道I之间；第一光电池板5设置在辐射器4外侧，所述第二光电池板10设置在燃气管道I与辐射器4相对的一侧，第一光电池板5、第二光电池板1之间串联电流表9，所述电流表9表盘上的电流示数位置标示有流量值。所述第一光电池板5、第二光电池板10为GaSb光电池，所述福射器4壁面米用Sic材料制成。
[0025]在所述进气管上设置节流阀3，测试燃气流量的时候，少量燃气进入进气管2，在进气管2的出口处点燃燃气，燃料在辐射器4的微燃烧室6中燃烧，燃烧产生高温加热辐射器4的外壁面，由辐射发出的光子直接打到第一光电池板5上，使其产生电动势，在第一光电池板5、电流表9、第二光电池板10形成的闭合回路中，第一光电池板5产生的电动势用来给电流表9供电。同时，由辐射器4发出的光子经过选择性过滤器8后，沿燃气管道I的径向传播，在传播的过程中，燃气气体分子吸收一定量的光子，剩余的光子最后打到第二光电池板10上产生电能，并在光电池回路中产生电流。电流表9将接收到的电流信号转换为流量大小，则可以直接在电流表9上读出此时燃气的流量。由于发射器能够在测量的过程中持续发出光子，因此，流量计会显示该时间段内，管道内的流量变化情况。这样，引用微热光电系统的流量计相比与传统的流量计，无论在能源利用率方面还是在灵敏度方面都有了很大的提升。
[0026]所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种利用微热光电系统的气体流量计，其特征在于，包括第一光电池板(5)、第二光电池板(10)、辐射器(4)、电流表(9)、光子选择性过滤器(8)，所述辐射器(4)的一端通过进气管(2)与燃气管道(I)连通，另一端连接排气管(7)，所述辐射器(4)固定在燃气管道(I)的一侧，光子选择性过滤器(8)设置在辐射器(4)与燃气管道(I)之间；第一光电池板(5)设置在辐射器(4)外侧，所述第二光电池板(10)设置在燃气管道(I)与辐射器(4)相对的一侧，第一光电池板(5)、第二光电池板(10)之间串联电流表(9)，所述电流表(9)表盘上的电流示数位置标示有流量值。2.根据权利要求1所述的的气体流量计，其特征在于，所述辐射器(4)壁面采用Sic材料制成。3.根据权利要求1所述的的气体流量计，其特征在于，所述光子选择性过滤器(8)能选择性通过波长为600nm?1300nm的光。4.根据权利要求1所述的的气体流量计，其特征在于，第一光电池板(5)、第二光电池板(10)为GaSb光电池。5.根据权利要求1所述的的气体流量计，其特征在于，所述进气管(2)上设置有节流阀⑶。
【专利摘要】本发明提供了一种利用微热光电系统的气体流量计，其特征在于，包括第一光电池板、第二光电池板、辐射器、电流表、光子选择性过滤器，所述辐射器的一端通过进气管与燃气管道连通，另一端连接排气管，所述辐射器固定在燃气管道的一侧，光子选择性过滤器设置在辐射器与燃气管道之间；第一光电池板设置在辐射器外侧，所述第二光电池板设置在燃气管道与辐射器相对的一侧，第一光电池板、第二光电池板之间串联电流表。本发明所述的气体流量计能够对燃气流量的连续测量，达到提高流量计灵敏度、适用范围以及节约能源的目的。
【IPC分类】H02S10/30, G01F1/64
【公开号】CN105115551
【申请号】CN201510548593
【发明人】陈林林, 潘剑锋, 卢青波, 查正乾
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月31日