流量传感器、流量计及流量检测方法技术

本发明专利技术公开了一种流量传感器、流量计及流量检测方法，该流量传感器包括：加热元件以及一个或多个检测单元；其中，检测单元包括：上游检测电阻、下游检测电阻、与上游检测电阻串联连接的第一恒流源、和与下游检测电阻串联连接的第二恒流源；上游检测电阻和下游检测电阻分别设置于被测介质的流通路径的上游侧和下游侧，加热元件设置于上游检测电阻和下游检测电阻之间。通过恒流源为检测电阻提供恒定电流，能够避免被测介质的温度对流量检测结果产生的影响，保证了流量计量的精度。

【技术实现步骤摘要】
流量传感器、流量计及流量检测方法
本专利技术涉及传感器
，具体来说，涉及一种检测被测介质流量的流量传感器、流量计及流量检测方法。
技术介绍
在流量计量过程中，常用的流量检测方法一般是基于温度差的检测方法。温度差检测方法的工作原理是在流量传感器的中间设置一个加热元件，通过温控电路来控制加热元件以保持与被测介质的温度差恒定。还在加热元件的上游和下游设置一对对称的检测电阻。当被测介质(例如气体)从加热元件上方以层流状态经过时，由于受到被测介质的流动方向的影响，上游检测电阻的温度会有所降低，而下游检测电阻的温度会有所升高，即：温度场会发生迁移，导致两个检测电阻之间形成温度差ΔT。对应于不同种类和不同流量的被测介质，检测电阻之间所形成的温度差ΔT不同。利用在不同温度下检测电阻对应的电阻值不同的特性，可以用两个检测电阻的电阻值的差值变化来体现检测电阻之间的温度差ΔT，两个检测电阻电阻值的差值变化又可以转化为差分电压的形式输出，从而实现将被测介质流量所引起的两个检测电阻产生的温度差转化为一个差分电压输出，此差分电压与被测介质的流量为一一对应关系，如图1所示，即可通过此差分电压得出相对应的被测介质的质量流量。在实际应用中，如图2所示，通常采用惠斯通电桥电路测量传感器的上述差分电压ΔU来代表两个检测电阻R1和R2的温度差ΔT。但是，采用惠斯通电桥存在的一个问题是，除了由被测介质的流动方向所引起的两个检测电阻R1和R2温度不同使得二者的电阻值会发生变化之外，被测介质本身温度的不同也会引起两个检测电阻R1和R2的电阻值变化。由于惠斯通电桥中的固定电压U0不变，因此两个检测电阻R1和R2的电阻值变化会使得流经检测电阻R1和R2的电流发生变化，进而会引起差分电压ΔU的改变，即当被测介质的温度不同时，所输出的差分电压ΔU中还包括了由被测介质的温度所引起的变化，因此使差分电压ΔU并不能真正的代表被测介质的流量。一般可以采用温度补偿系数的方法来消除被测介质的温度对流量检测所带来的影响，但是温度补偿系数的方法比较复杂，且不能满足流量计量过程中对计量精度的要求。针对相关技术中被测介质的温度影响流量检测结果、进而影响计量精度的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中被测介质的温度影响流量检测结果、进而影响计量精度的问题，本专利技术提出一种检测被测介质流量的流量传感器、流量计及流量检测方法，能够避免被测介质的温度影响流量检测结果的问题，从而保证流量计量的精度。本专利技术的技术方案是这样实现的：根据本专利技术的一个方面，提供了一种流量传感器，包括：加热元件以及一个或多个检测单元；其中，检测单元包括：上游检测电阻、下游检测电阻、与上游检测电阻串联连接的第一恒流源、和与下游检测电阻串联连接的第二恒流源；上游检测电阻和下游检测电阻分别设置于被测介质的流通路径的上游侧和下游侧，加热元件设置于上游检测电阻和下游检测电阻之间。根据本专利技术的一个实施例，检测单元还包括：差分电压输出端口，用于输出差分电压；其中，差分电压输出端口的第一输出节点连接至上游检测电阻Ru的第一端，差分电压输出端口的第二输出节点连接至下游检测电阻Rd的第一端，上游检测电阻Ru的第二端和下游检测电阻Rd的第二端连接至接地端。根据本专利技术的一个实施例，检测单元还包括：上拉电阻器，上拉电阻器为低温度漂移电阻，上游检测电阻和下游检测电阻均经由上拉电阻器连接至接地端。根据本专利技术的一个实施例，第一恒流源输出的第一恒定电流与第二恒流源输出的第二恒定电流的电流值相等。根据本专利技术的一个实施例，流量传感器为MEMS传感器。根据本专利技术的一个实施例，第一恒流源输出的第一恒定电流与第二恒流源输出的第二恒定电流的电流值均在100μA-300μA以内。根据本专利技术的一个实施例，上拉电阻器的电阻值在500Ω-2000Ω以内。根据本专利技术的另一方面，提供了一种流量计，包括：上述流量传感器；以及处理模块，与流量传感器连接，用于根据差分电压得到被测介质流量。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种流量检测方法，包括：为上游检测电阻和下游检测电阻提供恒定电流；利用恒定电流生成与被测介质流量相关的差分电压；根据差分电压得到被测介质流量。根据本专利技术的一个实施例，根据差分电压得到被测介质流量包括：获取差分电压与被测介质流量的对应关系；根据对应关系和差分电压得到被测介质流量。根据本专利技术的一个实施例，获取差分电压与被测介质流量的对应关系包括：获取多个确定被测介质流量下对应的多个标定差分电压；根据被测介质流量和标定差分电压得到对应关系，其中对应关系为线性关系。本专利技术通过设置恒流源为检测电阻提供恒定电流，能够避免被测介质的温度对流量检测结果产生的影响，保证了流量计量的精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1现有技术中检测电阻间的差分电压与被测介质的质量流量的对应关系的示意图；图2是现有技术采用惠斯通电桥电路测量差分电压的原理图；图3是根据本专利技术实施例的流量传感器的示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的流量传感器的检测单元的电路示意图；图5是根据本专利技术另一个实施例的流量传感器的检测单元的电路示意图；图6是根据本专利技术实施例的流量检测方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。根据本专利技术的实施例，提供了一种流量传感器。同时参考图3、图4和图5所示，根据本专利技术实施例的流量传感器包括：加热元件Rh以及一个或多个检测单元100；其中，检测单元100包括：上游检测电阻Ru、下游检测电阻Rd、串联连接于上游检测电阻Ru的第一恒流源Is1、和串联连接于下游检测电阻Rd的第二恒流源Is2；上游检测电阻Ru和下游检测电阻Rd分别设置于被测介质的流通路径的上游侧和下游侧，加热元件设置于上游检测电阻Ru和下游检测电阻Rd之间。第一恒流源Is1和第二恒流源Is2用于为上游检测电阻Ru和下游检测电阻Rd分别提供恒定的电流，以得到上游检测电阻Ru和下游检测电阻Rd利用恒定电流生成的与被测介质流量相关的差分电压。恒流源是指能够提供恒定电流的电路，恒流源的特点是不因环境温度变化而发生变化，能够保证输出的电流稳定。因此上述差分电压中不包括由被测介质的温度所引起的变化，即能够使被测介质的温度不对流量检测结果产生影响，保证了流量计量的精度。具体地，如图3所示，当管道200中有被测介质按照图中箭头所示的方向流动时，由于被测介质流经加热元件Rh时带走了加热元件Rh产生的热量并传递给下游检测电阻Rd，因此能够导致加热元件Rh的上游检测电阻Ru的电阻值减小，下游检测电阻Rd的电阻值增大；而由于高精度低温漂的第一恒流源Is1和第二恒流源Is2分别施加在上游检测电阻Ru和下游检测电阻Rd上的第一恒定电流Iu和第二恒定电流Id不变，则根据欧姆定律得到对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流量传感器，其特征在于，包括：加热元件以及一个或多个检测单元；其中，所述检测单元包括：上游检测电阻、下游检测电阻、与所述上游检测电阻串联连接的第一恒流源、和与所述下游检测电阻串联连接的第二恒流源；所述上游检测电阻和所述下游检测电阻分别设置于被测介质的流通路径的上游侧和下游侧，所述加热元件设置于所述上游检测电阻和所述下游检测电阻之间。

【技术特征摘要】
1.一种流量传感器，其特征在于，包括：加热元件以及一个或多个检测单元；其中，所述检测单元包括：上游检测电阻、下游检测电阻、与所述上游检测电阻串联连接的第一恒流源、和与所述下游检测电阻串联连接的第二恒流源；所述上游检测电阻和所述下游检测电阻分别设置于被测介质的流通路径的上游侧和下游侧，所述加热元件设置于所述上游检测电阻和所述下游检测电阻之间。2.根据权利要求1所述的流量传感器，其特征在于，所述检测单元还包括：差分电压输出端口，用于输出所述差分电压；其中，所述差分电压输出端口的第一输出节点连接至上游检测电阻Ru的第一端，所述差分电压输出端口的第二输出节点连接至下游检测电阻Rd的第一端，上游检测电阻Ru的第二端和下游检测电阻Rd的第二端连接至接地端。3.根据权利要求1所述的流量传感器，其特征在于，所述检测单元还包括：上拉电阻器，所述上拉电阻器为低温度漂移电阻，所述上游检测电阻和所述下游检测电阻均经由所述上拉电阻器连接至所述接地端。4.根据权利要求1所述的流量传感器，其特征在于，所述第一恒流源输出的第一恒定电流与所述第二恒流源输出的第二恒定电流的电流值相等。5.根据权利要求1所述的流量传感器，其特征在于，所述流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金龙，陶仁义，魏旭，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13