一种小型气体流量测量装置及其测量方法

1.本发明涉及流体流量测量技术领域，具体为一种小型气体流量测量装置及其测量方法。


背景技术：

2.在科学实验中，流量计是测量气体流量必不可少的测量设备，在航空发动机涡轮叶片内部冷却通道的实验研究中，由于实验件在旋转状态下进行实验，例如气膜孔、尾缘侧向出流孔位置的气体难以引出进行流量测量，而在实验件中空间狭小，常用的管道式热式流量计、涡街流量计等通常需要在较长的管道段中进行测量，且流量计本身需要占据较大的安装空间，并且在旋转实验中气体的流动状况较为复杂，具有小体积的毛细管式热式流量计和mems气体流量计的测量精度容易受到气体流动状态的影响，所以常用的流量计难以在该实验中使用进行气体流量测量。
3.为解决该气体流量测量问题，我们提出一种小型气体流量测量装置。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种小型气体流量测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种小型气体流量测量装置，包括测量管体，测量管体的一端设有气流进口，测量管体的远离气流进口一侧设有气流出口，测量管体内部安装有精密电阻丝，测量管体上端两侧固定安装有供电线连接座，供电线连接座上设有通孔，精密电阻丝两端头穿过供电线连接座所开设的通孔与供电线固定连接，测量管体内两侧均固定连接整流栅格，且两个整流栅格分别位于精密电阻丝两侧。
6.测量管体内固定安装有温差热电偶，温差热电偶的两个自由端在测量管体外连接有电位计，用于测量温差产生的热电势，电位计电性连接流量数据处理模块，其中热电势与流量数据处理模块进行连接通讯，流量数据处理模块经过处理运算在计算机中显示流量。
7.温差热电偶由两段热电偶组成，两段热电偶在测量管体外反向串联组成温差热电偶，且两段热电偶的测点分别置于两个整流栅格靠近气流出口一侧，便于测量温差。
8.在进一步的实施例中，测量管体管壁上设有两个热电偶连接座，温差热电偶输出端通过热电偶连接座伸入测量管体并进行固定，起到保护和固定温差热电偶的作用。
9.在进一步的实施例中，测量管体的气流进口处和气流出口处均设有连接法兰，便于与设备中的管道连接。
10.在进一步的实施例中，整流栅格截面呈圆形，整流栅格与测量管体壁面垂直，且两个整流栅格相互平行，便于整流栅格的使用。
11.在进一步的实施例中，供电线连接座和热电偶连接座通孔中还包括密封填料，供电线和温差热电偶穿过供电线连接座通孔后使用密封填料进行密封。
12.优选的，基于上述的一种小型气体流量测量装置的测量方法，包括如下步骤：
13.a1、当测量管体内通入气流时，对精密电阻丝通过供电线施加给定大小的电流，精密电阻丝温度升高对流经测量管体的气流进行加热，气流流量越小时，精密电阻丝前后测量的温差相对越大，气流流量越大时，精密电阻丝前后测量的温差相对越小；
14.a2、再通过提前标定测量管体内气体流量大小与精密电阻丝前后温差的关系，通过计算机进行储存，在测量气体流量时，通过测量温差热电偶产生的热电势对应的温差大小，并与计算机中的数值进行对比，即可测量出测量管体中流经气流的流量大小。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.本发明为一种小型气体流量测量装置，
17.1、提供的测量装置结构紧凑，体积小，节省了传统流量计的管路长度以及大幅减小了流量计本身占有的体积，扩展了流量计的适用范围，即不仅可以成为常规流量的一种测量方法，更可以在有限空间、旋转系统等特殊条件下测量流量；
18.2、通过气流进出口的整流栅格降低了外部流动状况对测量的干扰，使被测流体在测温前充分掺混(外部流入和加热后流出)，确保温差热电偶准确测得所在通道截面的平均流体温差，保证小流量计的测量精度，设置的栅格还可以保证，即使整个流量计处在离心力场内，也不会对测量结果产生显著干扰。
附图说明
19.图1为本发明的整体的结构示意图。
20.图中：1、测量管体；2、供电线；3、供电线连接座；4、精密电阻丝；5、整流栅格；6、气流出口；7、气流进口；8、热电偶连接座；9、温差热电偶；10、电位计；11、流量数据处理模块。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例一
23.请参阅图1，本实施例提供了一种小型气体流量测量装置，包括测量管体1，测量管体采用绝热材料，降低热损失以保证测量精度，测量管体1的一端设有气流进口7，且在测量管体1的另一端设有气流出口6，测量管体的气流进口7与气流出口6处均设有连接法兰以便连入气路，气流从气流进口7处通入，再通过气流出口6流出。
24.测量管体1的中部设有精密电阻丝4，精密电阻丝4上通过两根供电线2进行供电加热，且测量管体1上设有供电线连接座3，供电线连接座3上设有通孔以便供电线穿过，且供电线2穿过供电线连接座3所开设的通孔。
25.以气流进口7为测量管体1的上游，以气流出口6为测量管体1的下游为标记，在精密电阻丝4的两侧分别设有整流栅格5，气流要到达气流出口6处，需要依次经过靠近测量管体1上游整流栅格5、精密电阻丝4和靠近测量管体1下游整流栅格5，整流栅格5的作用是使气流的流动状态更加均匀并使管路截面上的温度场均匀。
26.测量管体1在整流栅格5位置设有凹槽，整流栅格5直径较测量管体1内径稍大以固
定于凹槽中，测量管体1中设有温差热电偶9，温差热电偶9为两段热电偶通过反向串联组成，两段热电偶的测点分别置于两个整流栅格且靠近测量管1的下游位置，精密电阻丝4前后气流的温差将在温差热电偶9中产生电势差，温差热电偶9的两个自由端连接有电位计10，电位计10测量的电势差传入流量数据处理模块11，电势差可以转化为温差大小。
27.当测量管体内通入气流时，对精密电阻丝通过供电线施加给定大小的电流，精密电阻丝温度升高对流经测量管体的气流进行加热，气流流量越小时，精密电阻丝前后测量的温差相对越大，气流流量越大时，精密电阻丝前后测量的温差相对越小，在进行流量测量之前，应先对流量数据处理模块11进行标定，获得精密电阻丝4前后气流温差与气流流量的关系，将其储存在计算机中，在测量时通过温差热电偶9得到温差大小后，再经过计算机中的流量数据计算即可得到流量数据。
28.通过设置一个测量管体1，在其内部设置精密电阻丝4对流经气流进行加热，在精密电阻丝4前后设置整流格栅5进行整流使通道截面温度场均匀，再使用温差热电偶9测量精密电阻丝4前后温差以计算气流流量大小。
29.结构紧凑，可以在较小的空间内集成测量所需的部件，并且通过整流格栅减小了外部流动对测量的干扰。
30.实施例二
31.请参阅图1，在实施例1的基础上做了进一步改进；
32.测量管体1管壁上设有两个热电偶连接座8，温差热电偶9输出端通过热电偶连接座8伸入测量管体1并进行固定，起到稳定温差热电偶9的作用。
33.而且供电线连接座3和热电偶连接座8通孔中还包括密封填料，供电线2和温差热电偶9穿过供电线连接座3通孔后使用密封填料进行密封，起到固定和保护温差热电偶9的连接端。
34.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。