一种带有适于插入管道（６５）内流动介质中的探头（１０）的补偿流量计。所述探头包括热扩散式传感器（１５）和包含在探头的无流动室（７５）之中的补偿气体性质传感器（２０）。所述热式流量传感器包括有源和参考传感元件（２５、３０），它们相应地提供与介质流量相关的输出信号。所述补偿气体性质传感器具有补偿有源和参考传感元件（３５、４０），它们相应地提供与介质的热传递相关的输出信号。通常配置合适的处理器（１３０），用于调节由热扩散式传感器测得的流量，来补偿由补偿气体性质传感器检测到的热传递的变化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及流量传感器，更具体地涉及一种用于补偿可变混合 气体组分的热扩散式流量计。
技术介绍
热扩散式流量计是商业和工业计量市场中通用的一种流量计 量装置。用于这类计量装置中的一种典型的传感元件是电阻式温度;险测器(RTD),其电阻与元件自身的温度相关。典型的传感器至 少采用两个RTD元件。 一个RTD元件用作参考元件(基准元件)， 通常不被加热。第二个RTD用作被加热的有源元件。在使用时， 流量对热的RTD元件的影响提供了对纟皮监测的导管或管道中物质 流速的测量。在热扩散的工业中，通常^f吏用两种不同的方法来确定管道中的 流量。一种技术是维持参考RTD和有源RTD间的恒定的温差。这 种方法测量维持有源RTD高出参考RTD —恒定温度所需的电压或 电流，同时由于流动介质的物理性质而,人有源RTD带走热量。另 一种方法是测量有源RTD和参考RTD的电压差，同时用恒定电流 或恒定功率的热源加热有源RTD。在该测量过禾呈中，与前一方法类 似，有源RTD的热量是通过流动介质的物理性质而散失的。影响传统流量计准确性的 一个因素是流动介质的物理组成的 一致性。在很多应用中，流动介质保持相同的常规组分，在这种情形下，传统的流量计能提供足够准确的流速(流量)测量。然而， 在例如火炬气和其它可变混合气体组分的情形下，介质的物理组分 不断变化，4吏得要获得4青确的流速十分困难。
技术实现思路
本专利技术的补偿流量计包括适于插入管道内的流动介质中的探 头。探头包括热式流量传感器和包括在4笨头的无流动室之中的补偿 气体性质传感器。热式流量传感器可以由有源传感器与参考传感器构成，这些传感器相应地提供与介质流速相关的输出信号。补偿气 体性质传感器可以由补偿有源传感器与参考传感器构成，这些传感 器相应地提供与介质的热传递相关的输出信号。通常配置以合适的 处理器，用于调节由热式流量传感器检测的实测流速，来补偿由补 偿气体性质传感器测得的热传递的变化。附图说明通过以下结合附图对优选的实施方式的描述，本专利技术的上述和其它方面、特征、以及优点将变得更加显而易见，附图中图1是根据本专利技术的包括流量和气体性质传感器的流量计探头 的侧碎见图。图2示出了置于管道中的图1的流量计纟笨头的示范性实施方式。图3是装配的放大剖面图，其示出才艮据本专利技术一个实施例包括 在图1的流量计探头的中间腔室部分内的各个元件的更为详细的视 图。图4是剖面图，其示出图1的流量计探头中热式流量传感器部 分的更为详细的一见图。图5是筒化的示范性方块图，其示出可连接至流体和气体性质 传感器的基本的电路元件。图6为示出AR与流体和气体性质传感器各自的输出之间的关 系的特定实例的曲线图。图7为示出了相对于基线气体混合物的变化组分的气体混合物 的典型流量的曲线图。图8和图9为示出了相对于基线气体混合物的不同组分的气体 混合物可能的流量误差率的曲线图。图10是根据本专利技术可选实施例的具校准和压力传感能力的流 量计探头的侧视图。图11是根据本专利技术一替换实施例的具有压力传感能力的流量计:探头的侧^L图。 具体实施例方式在以下说明中，将参照构成本说明书 一 部分的附图并以举例i兌 明的方式示出了本专利技术的具体实施方式。本领于技术人员应该理 解，可采用其它的具体实施方式，并且可以进4亍结构、电^各以及禾呈 序上的变化而均不背离本专利技术的范围。现在参照图1，示出了根据本专利技术一个实施例的探头10的侧#见 图。探头10通常包括热式流量传感器15和气体性质传感器20。流 量传感器可配置有一对诸如电阻式温度检测器(RTD)的热装置。如图所示，流量传感器包括一个一皮加热并且是有源传感元件25的 RTD，而另外一个RTD是相对或基本上不被加热的参考传感元件 30。在运4亍中，气体混合物流过管道中传感器15的有源和无源元 件，导致热从有源传感器耗散，与参考传感元件的热耗散相比。通 常的流速在约0.5至约300标准英尺每秒(SFPS )之间的任何区域 变化。温差(AT)的变化反映为电阻差(AR)的变化。AT和AR 值可与管道中气体混合物的瞬间流速相关联。使用AR是计算流速 的多种可能的才支术中的一种。这里将对其它技术作更详细地描述。与流量传感器15类似，气体性质传感器20 (虚线所示)可包 括有源RTD传感元件35和参考RTD传感元件40。如图所示，这 些元件包含在中间腔室45之内，并安置于近端4笨头元件50和远端 探头元件55之间。在运行中，气体混合物流入中间腔室的无流动 室内，并与暴露的有源传感元件35和无源传感元件40 4妄触。电阻 差反映出中间腔室内气体混合物的热传递。电阻差(AR)的变化可 与气体混合物热传递的变化相关联，因而与气体混合物的气体组成 的变化相关Jf关。以上典型的说明通常W支定有源传感元件和参考传感元件是基 于热差的，首选的例子是RTD。然而，可以使用其它的基于热的传 感器，除了别的之外还，包括热电耦、热电堆、热敏电阻、晶体管、 以及二才及管。图2示出了设置在管道65的壁60上的探头10的典型实例。 在使用时，气体性质传感器20利用具有不同组成的气体呈现出不 同热传递水平的原理。考虑例如气体混合物以恒速流过管道的情 况。如果气体混合物的组分发生变化，则气体混合物的热传递也发 生变化。热传递的变化影响了流量传感器中有源传感器的散热速率，因而影响了流速。这意味着实际流量可以是恒定的，但气体组 分的变化将反映为流速的变化。可以将实际的和测得的流速间的偏 差称作流量误差。对于任何流量误差，即使气体混合物的实际流速维持恒定，测 得的流速也可能变化(更高或更低)。例如，当气体混合物的热传 递升高时，测得的(不是实际的)流速将会增加。相反地，当气体 混合物的热传递下降时，测量的流速将会减小。可通过补偿气体混合物的热传递来实现因气体混合物物理性 质的变化而引起的流量误差的校正。也就是说，如果可以确定气体 混合物的热传递，就可获得更准确的气体混合物的流速。流量误差 的校正在可变混合气体组分的测量应用中可能是非常重要的。才艮据本专利技术，气体性质传感器20 ^皮设计成省争止的腔室(still well)来才全测管道中流动的气体介质的热传递，并和流量传感器15 耳关合使用。在运行中，流量传感器将测量管道65中气体混合物的 流速，同时气体性质传感器测量气体的热传递。这里将作更详细描 述，必要时调节纟皮测量的流量，以补偿气体混合物热传递的任〗可变 化。图3是装配的放大的剖面图，示出了根据本专利技术一个实施例的 包含在流量计探头的中间腔室之内的各个元件的更为详细的视图。 如图所示，中间腔室45具有端板85和87，以密封其内部而与探头 的其它部分隔开。为确保流量不是传感器35和40的影响因素，下 游的孔80允许气体进入无流动室75。这些气孔允许足量的气体进 入无流动室，并连4妄至挡4反卯，与有源传感器35和无源传感器40 相接触。通常中间腔室设置有一个或多个孔，但其它设计也是可行 的。管95具有另外的功能，将在随后的图中描述。为优化由气体性质传感器20进行的热传递测量，期望使得无 流动室内的气体流量最小化。如图所示的中间腔室的构造的本质是 允许有源和参考传感器能在静止的或"无流动，，的环境中进行流动气体的采才羊。通常^f吏用挡本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于管道（６５）中的流动介质的补偿流量计，所述流量计包括： 探头（１０），适合于插入所述管道中的所述介质中； 热扩散式传感器（１５），安装在所述探头之上，适用于提供与所述介质的流速相关的输出信号； 补偿气体性质传感器（ ２０），安装于所述探头的无流动室（７５）之内，适用于提供与所述介质的热传递相关的输出信号；以及 处理器（１３０），用于调节由所述热扩散式传感器检测到的所述流速，以补偿由所述补偿气体性质传感器检测到的热传递变化。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克J威布尔，
申请(专利权)人：流体元件国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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