专利名称：应变管流速传感器的制作方法
技术领域：
气体和液体的流速测量是许多工业部门和科学研究中需要应用的。测量流体速度的方法很多。皮托管(PitotTube)是常用的流速敏感元件。它由两个同心的管子组成。如图4所示。内管的开口端面向进入流体；外管的管壁上开有若干个小孔，其端部是密封的。内管中的压力为流体的全压力(全压Pt)，内、外管子所围成的空腔中的压力为流体静压力(静压Ps)。内管、外管平行向外延伸，在待测流体管道的外部用差压计测出压差(Pt－Ps)，该压差与流速具有一定的函数关系，由此确定流速。
现行皮托管需用管道把流体介质引到外部再作差压测量，因此其结构较为复杂，成本较高。安装使用也不方便。并且这种皮托管的灵敏度取决于差压计的灵敏度。由于目前差压计的灵敏度不高，难易实现微压测量，因此也使现行皮托管的灵敏度不高，很难实现低流速测量。
本实用新型的目的是要设计一种灵敏度高，可作低流速测量，结构和制造工艺简单、安装使用方便的新型流速测量装置——应变管流速传感器。
本实用新型的基本点是采用本申请人申请的金属丝电阻应变管(申请号87205889)或金属膜电阻应变管(申请号87208928)为压差敏感元件，把与流速成一定依赖关系的流体全压和静压之压差(Pt－Ps)。直接转换成电阻应变管的电阻变化。用导线把该电阻引向外部测量电路进行处理、显示等，方案的结构特点说明如下用一条中部为实心圆柱体，前端部为半球体，前部和后部分别有孔道〔C〕和〔F〕，孔道〔C〕的管壁上有若干个小孔〔A〕，孔道〔F〕的管壁上有一个或几个小孔〔E〕的管子为内管〔1〕，用以感受流体全压Pt。内管上小孔〔A〕的左右一段管壁的外圆上加工有螺旋形槽道，此段长度与电阻应变管〔3〕的薄壁管段长度相对应。电阻应变管〔3〕套装在内管的外面。应变管的薄壁管段的中间横截面处在内管上小孔〔A〕的位置上。应变管的前、后厚壁管段分别与内管固定密封。外管〔2〕的前端与内管的半球形头部固定密封，外管后端与连接件〔4〕固定密封，外管的管壁上开有小孔〔B〕。连接件上的内孔与内管后部的外圆相配合。应变管的电阻引出线经内管后部管壁上的小孔〔E〕穿入孔道〔F〕中引出，小孔〔E〕和孔道〔F〕用胶密封，固定引出线。这样，由内管〔1〕、外管〔2〕和连接件〔4〕所围成的圆管形空腔中的压力为流体静压Ps，它作用于应变管〔3〕的外壁上；内管的孔道〔C〕感受流体全压Pt。该压力经所述的小孔〔A〕和螺旋形槽道作用于应变管薄壁管段的内壁上。应变管电阻变化的大小反映着压差(Pt－Ps)的大小，由此实现流速的测量。
弯形管接头〔6〕、长管〔8〕按使用和安装要求设计。〔7〕为引出电缆线，〔9〕为电缆插头。
上述应变管流速传感器方案，也可用下述结构形式来实现在内管〔1〕上制作出薄壁管段，并在其上缠绕金属电阻丝或制作出金属膜螺旋线。则内管本身兼作为电阻应变管。此时内管孔道〔C〕的管壁上不开小孔〔A〕。内管〔1〕上其余部分的结构和形状，外管〔2〕和连接件〔4〕等的结构、形状和装配要求均与前述方案相同。
本实用新型的应变管流速传感器，与现有皮托管一样都是采用压差原理的流速敏感装置，但两者把感受的压差转换成电参数或电量的方式是不同的。为了测量全压Pt和静压Ps，现有皮托管须用两条导管把把待测流体介质引出外部。在外部又须用电子差压计来测量压差，再确定流速；本实用新型是采用电阻应变管把压差的大小及其变化直接转换成电阻的变化。只需用导线将应变管电阻引出外部即可经电路测量来确定流速。因此，应变管流速传感器的结构、安装和使用较之皮托管大为简化。由于结构上的简化，采用本实用新型很容易构成用作多点，多方向流速测量的组合式流速传感器；又由于电阻应变管的灵敏度可以做得很高，易于实现微压测量，这就使应变管流速传感器易于实现低流速测量。此外，成本也低。总之，本实用新型的应变管流速传感器较为理想地克服了现有皮托管的弱点和缺点，能较好地满足工程测量、航空气速测量和现代科学研究的需要。
图1，本实用新型应变管流速传感器的结构装配图。
图中，主要零件是1、内管；2、外管；3、电阻应变变管；4、连接件。其中A、内管前部孔道〔C〕管壁上的小孔；B，外管管壁上的小孔；C、内管前部的孔道；D、内管、外管和连接件所围成的圆管形空腔；E、内管后部孔道〔F〕管壁上的小孔；F、内管后部的孔道。其余零件有5、密封垫圈；6、弯形管接头；7、引出电缆；8、长管；9、电缆插头。
图示左方为“前”，右方为“后”。
图2，图1的H－H剖面图。
图中所示符号意义与图1相同。
图3，本实用新型应变管流速传感器。
图中内管〔1〕本身兼作为电阻应变管。孔道〔C〕的管壁上不开小孔〔A〕。
图中其余符号与图1中相应符号的意义相同。
图4，现行的皮托管结构原理图。
图中Pt为内管孔道中的压力(全压)；Ps为内、外管子所围成的空腔中的压力(静压)，A－A剖面也示于图中。
实施例本实用新型应变管流速传感器的实施方法和步骤，用附图说明如下全部零件〔1〕、〔2〕……〔9〕按要求进行设计、加工和准备。内管〔1〕和外管〔2〕距左端一定长度的位置上。分别开好若干个小孔(A)和〔B〕，其中电阻应变管〔3〕应按申请号87205889或申请号87208928进行制作或外协作制造，装配工作比较简单，主要步骤为1、对零件〔1〕〔2〕〔3〕和〔4〕作清洁处理。
2、应变管〔3〕与内管〔1〕相配，应变管前后两侧厚壁管段部分与内管〔1〕用胶密封固定。
3、电阻应变管的电阻引出线穿入内管〔1〕后部管壁上的小孔〔E〕经管道〔F〕引出，然后把小孔〔E〕和孔道〔F〕用胶密封，电阻引出线也即固定。
4、外管〔2〕与内管〔1〕在前端部用螺纹固定并用胶水密封。
5、接上引出电缆〔7〕，把它从连接件〔4〕的内孔中引出；内管〔1〕后端部装入连接件〔4〕的内孔中；连接件〔4〕与外管〔2〕用螺纹固定并用胶密封。然后把在连接件〔4〕的内孔中的一段电缆用胶填封固定。
6、将粘结胶进行固化稳定处理。这样内管〔1〕、外管〔2〕、应变管〔3〕和连接件〔4〕就组装成为一个独立的部件。
7、将引出电缆线〔7〕穿入弯形连接管〔6〕和外部安装用长管〔8〕；零件〔6〕和〔4〕，〔8〕和〔6〕均用螺纹固定。中间分别垫有密封橡皮垫圈〔5〕；安置好电缆插头〔9〕。
外部安装用长杆〔8〕和弯形连接管〔6〕的形状和结构可按不同使用要求具体设计。
对于采用应变管直接制作在内管〔1〕上的流速传感器方案，如图3所示，上述装配工序中除第2步省去外，其余均相同。
由上述实施方法可见，采用应变管流速传感器。可方便地构成多点或多向流速测量用的组合式流速传感器，这只需改变弯形连接管〔6〕、长杆〔8〕的结构，使之能把若干个这样的流速传感器连结组合在一起。
权利要求1.一种流速传感器，本实用新型的特征是由内管[1]、外管[2]、电阻应变管[3]、连接件[4]和电阻引出线等组成，内管中部为实心圆柱体，前部和后部分别有孔道[C]和[F]，孔道[C]的管壁上有若干个小孔[A]，电阻应变管套装在内管的外面，应变管的前后厚壁管段分别与内管固定密封，外管的前端与内管的半球形端部固定密封，外管后端与连接件固定密封，外管管壁上开有小孔[B]，连接件左端的内孔与内管后部的外圆相配合，应变管的电阻引出线经内管后部管壁上的小孔[E]穿入孔道[F]中引出，小孔[E]和孔道[F]用胶密封，固定引出线。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征是内管〔1〕上小孔〔A〕的左右一段管壁的外圆上加工有螺旋形槽道，此段长度与电阻应变管〔3〕的薄壁管段长度相对应，小孔〔A〕位于应变管薄壁管段的中间截面处。
3.一种流速传感器，其特征是由内管〔1〕、外管〔2〕、连接件〔4〕和电阻引出线等组成，在内管上有薄壁管段，其上有金属电阻丝或金属膜构成电阻应变管段。
专利摘要一种新型的流速传感器，采用电阻应变管为差压敏感元件。把反映流体速度的全压和静压之压差的变化转换成电阻参数的变化。该电阻变化可直接经电路进行处理，以显示流速或控制等。与常见流速测量用皮托管相比，它用不到把待测流体的介质分别用管道引出外部再用差压计进行压差测量。因此，其结构紧凑，便于加工制造，安装使用方便。用它可构成多点或多方向流速测量的组合式流速传感器。此外，灵敏度高。易于实现低流速测量。
文档编号G01P5/08GK2034280SQ88203088
公开日1989年3月15日 申请日期1988年2月1日 优先权日1988年2月1日
发明者凌保明 申请人:浙江大学