电极和第二电极的材质均可参照第一种设置方式进行选择。但是，由于第二电极需要作为摩擦电极来使用，因此，优选地，第二电极选用上述的金属或合金来制作。
[0078]在摩擦式流量传感器的第三种设置方式中，可以在第一种设置方式的基础上增加一层居间薄膜层，该居间薄膜层既可以设置在第一高分子聚合物绝缘层上，也可以设置在第二高分子聚合物绝缘层上。例如，以居间薄膜层设置在第一高分子聚合物绝缘层上来说，该摩擦式流量传感器为五层结构，分别是:第一电极、涂覆在第一电极上的第一高分子聚合物绝缘层和涂覆在第一高分子聚合物绝缘层上的居间薄膜层，以及第二电极和涂覆在第二电极上的第二高分子聚合物绝缘层。其中，第一电极、第一高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层作为第一摩擦层，第二电极和第二高分子聚合物绝缘层作为第二摩擦层。此时，第二高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层相对设置并作为摩擦式流量传感器的两个摩擦界面进行摩擦，并在第一电极和第二电极上感应出电荷。
[0079]在第三种设置方式中，居间薄膜层的材质可参照第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层进行选择，其余部分的材质均与第一种设置方式相同。其中，所述第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层的材质可以相同，也可以不同。如果上述三层的材质都相同，会导致摩擦起电的电荷量很小。优选地，所述第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层与所述居间薄膜层材质不同。第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层优选相同，这样能减少材料种类，使本发明的制作更加方便。
[0080]下面集中介绍一下上述几种设置方式中的摩擦式流量传感器的工作原理。当第一摩擦层随连接杆产生位移时，与第二摩擦层进行摩擦，由此导致两个摩擦界面的表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使第一电极和第二电极之间的电容发生改变，从而导致第一电极和第二电极之间出现电势差。由于第一电极和第二电极作为摩擦式流量传感器的输出端与外电路连接，因此摩擦式流量传感器的两个输出端之间相当于被外电路连通。当第一摩擦层恢复到初始位置后，这时形成在第一电极和第二电极之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极和第二电极之间将再次产生反向的电势差。由此就可以在外电路中形成周期性的交流脉冲电信号，通过该电信号来感测流体的流动情况。
[0081]另外，为了提高摩擦式流量传感器的灵敏度，在上述的两个摩擦界面中的至少一个面上还可以进一步设置微纳结构。因此，使两个摩擦界面能够更好地接触摩擦，并在第一电极和第二电极处感应出较多的电荷。上述的微纳结构具体可以采取如下两种可能的实现方式:第一种方式为，该微纳结构是微米级或纳米级的非常小的凹凸结构。该凹凸结构能够增加摩擦阻力，提高发电效率。所述凹凸结构能够在薄膜制备时直接形成，也能够用打磨的方法使摩擦界面的表面形成不规则的凹凸结构。具体地，该凹凸结构可以是半圆形、条纹状、立方体型、四棱锥型、或圆柱形等形状的凹凸结构。第二种方式为，该微纳结构是纳米级孔状结构，此时第一高分子聚合物绝缘层所用材料优选为聚偏氟乙烯(PVDF)，其厚度为0.5-1.2mm (优选1.0mm)，且其相对第二电极的面上设有多个纳米孔。其中，每个纳米孔的尺寸，即宽度和深度，可以根据应用的需要进行选择，优选的纳米孔的尺寸为:宽度为1-1OOnm以及深度为4_50 μ m。纳米孔的数量可以根据需要的输出电流值和电压值进行调整，优选的这些纳米孔是孔间距为2_30μπ?的均匀分布，更优选的平均孔间距为9μπ?的均匀分布。
[0082]本发明提供的流量传感装置，能够准确反映出管道内部的流体流动情况。该流量传感装置具有精度高、结构简单以及成本低廉等诸多优势，能够广泛应用于各类场景，尤其适用于在阶段性供液的场景中感测液体的流动情况。
[0083]本领域技术人员可以理解，虽然上述说明中，为便于理解，对方法的步骤采用了顺序性描述，但是应当指出，对于上述步骤的顺序并不作严格限制。
[0084]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如:R0M/RAM、磁碟、光盘等。
[0085]还可以理解的是，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。
[0086]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种用于管道监测的流量传感装置，其特征在于，包括:标靶、第一组摩擦式流量传感器和连接杆；其中， 所述标靶位于被监测的管道内部，其在所述管道内有流体通过时产生第一位移； 所述连接杆设置为穿过所述管道上的第一开孔并与所述标靶固定连接； 所述第一组摩擦式流量传感器位于所述管道外部，包括: 第一摩擦层，所述第一摩擦层与所述连接杆固定连接，并在所述连接杆的带动下产生与所述第一位移相对应的第二位移； 第二摩擦层，所述第二摩擦层固定在所述管道外部，其与所述第一摩擦层的第一侧表面相对设置，并且，所述第二摩擦层与所述第一摩擦层之间的距离小于所述第二位移的位移量。
2.如权利要求1所述的流量传感装置，其特征在于，所述标靶的第一侧表面与所述管道内的流体的流动方向垂直，或者，所述标靶的第一侧表面与所述管道内的流体的流动方向呈30ο — 60ο设置。
3.如权利要求2所述的流量传感装置，其特征在于，进一步包括:连接所述管道及所述连接杆的限位结构，所述连接杆通过所述限位结构悬浮在管道内部，并且能够在所述管道内活动。
4.如权利要求3所述的流量传感装置，其特征在于，进一步包括:固定在所述管道外部的弧形基板，则所述第二摩擦层通过所述弧形基板固定在所述管道外部；所述弧形基板上对应所述第一开孔的位置设置有第二开孔，所述连接杆穿过所述第一开孔及第二开孔连接所述标靶以及第一摩擦层， 其中，所述限位结构通过所述弧形基板连接所述管道与所述连接杆。
5.如权利要求3或4任一项所述的流量传感装置，其特征在于，所述限位结构为杠杆机构，所述连接杆能够以所述杠杆机构为支点在管道内部沿所述流体的流动方向摆动。
6.如权利要求5所述的流量传感装置，其特征在于，所述第一开孔或所述第二开孔与所述连接杆之间进一步设置有弹性密封圈。
7.如权利要求3或4任一项所述的流量传感装置，其特征在于，所述限位结构为转动副，所述连接杆能够通过所述转动副在管道内部转动。
8.如权利要求1-7任一项所述的流量传感装置，其特征在于，进一步包括:第二组摩擦式流量传感器，所述第二组摩擦式流量传感器包括固定在所述管道外部的第三摩擦层与所述第一摩擦层，所述第三摩擦层与所述第一摩擦层的第二侧表面相对设置，并且，所述第三摩擦层与所述第一摩擦层之间的距离小于所述第二位移的位移量。
9.如权利要求8所述的流量传感装置，其特征在于，所述第一组摩擦式流量传感器和所述第二组摩擦式流量传感器之间相互串联后与一个外接的电信号处理装置相连；或者， 所述第一组摩擦传感器和所述第二组摩擦传感器之间相互并联后与一个外接的电信号处理装置相连；或者， 所述第一组摩擦传感器和所述第二组摩擦传感器分别与两个外接的电信号处理装置相连。
10.如权利要求9所述的流量传感装置，其特征在于，进一步包括:与所述电信号处理装置相连的报警器。
11.如权利要求8所述的流量传感装置，其特征在于，所述第一组摩擦式流量传感器为三层结构、四层结构或者五层结构，且该组摩擦式流量传感器至少包含构成摩擦界面的两个相对面；和/或， 所述第二组摩擦式流量传感器为三层结构、四层结构或者五层结构，且该组摩擦式流量传感器至少包含构成摩擦界面的两个相对面。
12.如权利要求11所述的流量传感装置，其特征在于，所述摩擦界面中的至少一个面上设有微纳结构。
【专利摘要】本发明公开了一种用于管道监测的流量传感装置，用于解决现有的流量计由于结构复杂、造价高昂等缺陷，而导致应用范围受限的问题。该流量传感装置包括：标靶、第一组摩擦式流量传感器和连接杆；其中，标靶位于被监测的管道内部，其在管道内有流体通过时产生第一位移；连接杆设置为穿过管道上的第一开孔并与标靶固定连接；第一组摩擦式流量传感器位于管道外部，包括：第一摩擦层，第一摩擦层与连接杆固定连接，并在连接杆的带动下产生与第一位移相对应的第二位移；第二摩擦层，第二摩擦层固定在管道外部，其与第一摩擦层的第一侧表面相对设置，并且，第二摩擦层与第一摩擦层之间的距离小于第二位移的位移量。
【IPC分类】G01F1-28
【公开号】CN104864920
【申请号】CN201410066420
【发明人】叶柏盈, 崔婧
【申请人】纳米新能源（唐山）有限责任公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2014年2月26日