专利名称：基于mems的v锥流量传感器的液压系统功率测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压系统功率测量装置，尤其涉及基于MEMS的V锥流量传感器的液压系 统功率测量装置。
背景技术：
目前在管路中对流体进行测量的方法中，只能进行压力测量、温度测量和流量测量，流 量测量也只是应用容积式、孔板式、电磁式、涡轮式以及超声式原理的测量装置。现有的各 种测量仪器无法直接在线应用于功率测量，在线功率测量存在着无法克服的技术困难。针对 现有技术所存在的问题，研制一种液压系统在线功率测量的装置，以克服现存的问题是十分 必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于MEMS的V锥流量传感器的液压系统功率测量装置，即通 过液压系统管道内工作介质的流量测量、压力场测量进而实现液压系统管道内液压功率的测 量装置。
本发明的技术方案是基于MEMS的V锥流量传感器的液压系统功率测量装寬，该装置由 法兰l、测量管2、支撑架3、 V型锥体组件6、负取压口7、正取压口 9压力传感器10、信 号采集处理设备11及流量传感器部分的MEMS敏感芯体4、封装结构5、信号线8、流量计 二次仪表12构成;、测量宵2两端设法兰1; V型锥体组件6通过支撑架3同轴固定在测量 管2内部；正取压口 9与负取压口 7均设在V型锥体组件6上，位于测量管2内部；MEMS 敏感芯体4被封装在封装结构5中，置于V型锥体组件6内部或嵌在V型锥体直管壁中或锥 面壁中，并保持密封；MEMS敏感芯体4的两个取压管分别通过正取压口9与负取压口7接 触高压和低压流体；信号线8与MEMS敏感芯体4连接后引出测量管2至流量计二次仪表 12;流量计二次仪表12和压力传感器10与信号采集处理设备11连接。所述的MEMS敏感 芯体4为硅微压阻式、压电式、或电容式微型压力/压差敏感芯体。所述的V型锥体组件6的 前端与支撑架3 —端固定连接，支撑架3另--端固定在测量管2内壁上。所述的封装结构5 上侧固定在V型锥体组件内壁上，下侧与V型锥体组件6上的正取压口 9相通，测取高压， 右侧与负取压口 7相通测取低压，左侧与信号线9连接。
本发明的原理是根据伯努利方程可知，流体流过V型锥体组件6时会产生对应于流量 大小的压力差信号，该压力差信号被MEMS敏感芯体4测得并通过信号线8引出测量管2。 根据下面的流量一压差数学关系模型和现场实际标定，可以实现对流量的动态和稳态测量。其流量方程为:
<formula>see original document page 4</formula><formula>see original document page 4</formula>式中
q——体积流量，m3/s
qm —质量流量，kg/s
c-流出系数
ε-可膨胀性系数
β-等效直径比
D-工况下测量管内径
ΔP—压差
P1-工况密度
再结合由压力传感器10测得的压力，粮据公式
P=QXp
其中
P—液压功率
Q—管道内液体流量
p—管道在该点处压力
即可得到功率数据。
本发明的有益效果是提出一种新的流量测量方法，以此为基础实现了液压系统功率的 在线测量，为液压系统状态监测和故障诊断等需要提供测试装置。通过流量和压力的测量， 结束了液压系统在线功率测量无法实现的局面。
图1为本发明基于mems的v锥流量传感器的液压系统功率测量装置实施例1的示意图2为本发明基于mems的v锥流量传感器的液压系统功率测量装置实施例2的示意图； 图3为本发明基于mems的v锥流量传感器的液压系统功率测量装置实施例3的示意图。
图中1、法兰，2、测量管，3、支撑架，4、 mems敏感芯体，5、封装结构，6、 v
型锥体组件，7、负取压口， 8、信号线，9、正取压口， 10、压力传感器，11、信号采集处
理设备，12、流量计二次仪表。
具体实施例方式
实施例1
如图1所示，V型锥体组件6的前端与支撑架3 —端固定连接，支撑架3另一端固定在 测量管2内壁上；MEMS敏感芯体4由封装结构5封装在V型锥体组件6内部当测量管2 中的流体流经V型锥体组件6的V型尖圆锥时，流体逐渐地节流收縮到管道的内边壁，根据 伯努力原理可知，该V型内锥体前后产生》t应于流量大小的压力差，该压力差被MEMS敏 感芯体4测得并通过信号线8引出测量管2送至流量计二次仪表12;压力传感器10测取管 路中该点的压力；压力信号与流量信号同时送入信号采集处理设备ll中，得到功率信号。
实施例2
如图2所示，V型锥体组件6的甜端与支撑架3—端固定连接，支撑架3另一端固定在 测量管2内壁上；MEMS敏感芯体4封装在封装结构5中嵌在V型锥体组件6的直管段管壁 中，并与管壁保持密封；当测量管2中的流体流经V型锥体组件6的V型尖圆锥时，流体逐 渐地节流收縮到管道的内边壁，根据伯努力原理可知，该V型内锥体甜后产生对应于流量大 小的压力差，该压力差被MEMS敏感芯体4测得并通过信号线8引出测量管2送至流量计二 次仪表12;压力传感器IO测取管路中该点的压力；压力信号与流tt信号同时送入信号采集 处理设备ll中，得到功率信号。
实施例3
如图3所示，V型锥休组件6的前端与支撑架3—端固定连接，支撑架3另一端蹈定在 测量管2内壁上;MEMS敏感芯体4封装在封装结构5中嵌在V型锥体组件6的V型锥面管 壁中，并与管壁保持密封；当测量管2中的流体流经V型锥体组件6的V型尖圆锥时，流体 逐渐地节流收縮到管道的内边壁，根据伯努力原理可知，该V型内锥休甜后产生对应于流量 大小的压力差，该压力差被MEMS敏感芯体4测得并通过信号线8引出测量管2送至流量计 二次仪表12;压力传感器IO测取管路中该点的压力压力信号与流量信号同时送入信号采 集处理设备11中，得到功率信号。
权利要求
1、基于MEMS的V锥流量传感器的液压系统功率测量装置，其特征在于，该装置由法兰(1)、测量管(2)、支撑架(3)、V型锥体组件(6)、负取压口(7)、正取压口(9)压力传感器(10)、信号采集处理设备(11)及流量传感器部分的MEMS敏感芯体(4)、封装结构(5)、信号线(8)、流量计二次仪表(12)构成；测量管(2)两端设法兰(1)；V型锥体组件(6)通过支撑架(3)同轴固定在测量管(2)内部；正取压口(9)与负取压口(7)均设在V型锥体组件(6)上，位于测量管(2)内部MEMS敏感芯体(4)被封装在封装结构(5)中，置于V型锥体组件(6)内部或嵌在V型锥体直管壁中或锥面壁中，并保持密封；MEMS敏感芯体(4)的两个取压管分别通过正取压口(9)与负取压口(7)接触高压和低压流体；信号线(8)与MEMS敏感芯体(4)连接后引出测量管(2)至流量计二次仪表(12)；流量计二次仪表(12)和压力传感器(10)与信号采集处理设备(11)连接。
2、 根据权利要求1所述的基于MEMS的V锥流量传感器的液压系统功率测量装置，其 特征在于，所述的MEMS敏感芯体(4)为硅微压阻式、压电式、或电容式微型压力/压 差敏感芯体。
3、 根据权利要求1所述的基于MFJAS的V锥流量传感器的液压系统功率测量装置，其 特征在于，所述的V型锥体组件(6)的前端与支撑架(3)--端固定连接，支撑架(3) 另一端固定在测量管(2〉内壁上。
4、 根据权利要求1所述的基于MEMS的V锥流量传感器的液压系统功率测量装置，其 特征在于，所述的封装结构(5)上侧固定在V型锥体组件内壁上，下侧与V型锥体组件(6)上的正取压口 (9)相通，测取高压，右侧与负取压口 (7)相通测取低压，左侧与 信号线(9)连接。
全文摘要
本发明涉及一种液压系统功率测量装置，尤其是基于MEMS的V锥流量传感器的液压系统功率测量装置。该装置主要由流量传感器，压力传感器，信号处理单元三大部分组成。流量测量装置将MEMS敏感芯体置于V型锥体内部，取消了传统V锥流量计需要引压到管外的结构。压力传感器测量所在管路的压力信号。根据流量-压力-功率数学关系模型，实现对液压系统功率的测量。本发明实现了液压系统流量，压力以及功率的在线测量，为液压系统状态监测以及故障诊断提供了合适的解决方案。
文档编号F15B19/00GK101344105SQ20081001282
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月12日 优先权日2008年8月12日
发明者孙玉清, 张洪朋, 曹淑华, 涛 梅, 陈海泉, 顾长智 申请人:大连海事大学