[发明专利]微小流量的非定常流测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及微小流量的测量方法。特别适合于要求被试件处保持微小恒定 压力、被试件流量为1000ml/min以下的微小流量的精确测量的场合，如：微小 流量仪表标定、不规则加工件配合检查、流体元件泄漏测量、微流体器件性能 测量和渗流等领域。

背景技术

流量是工业测量中极其重要的参数，随着工业生产发展的需要，对流量测 量的准确度和测量范围的要求越来越高。在微小流量仪表标定、医疗器械加工 质量检测、微流体器件性能检测、流体元件检漏、土壤渗流测量和生化防护等 行业中，常常要对微小流量(小于1000ml/min)进行测量，为保证测量的可靠 性和可比性，一般均采用定常流的方法，如图1所示为定常流方法测量微小流 量的原理图，计量管段的截面积为A，被测试件的过流面积为a，测试液体体 积为V。测量时，计量管中水头H₀保持为恒值以保证被测试件2处的压差为恒 值，故2处的流动为不随时间变化的定常流。为保证H₀为常值，则需计量管 上部一直处于溢流状态，测量采用量杯加秒表计时的人工方式，一方面由于进 入计量量杯的液体的流动造成的液面扰动，液体的变化量不能通过测量计量量 杯液面的变化获得；而另一方面，人工操作增加了操作的不确定性，引起人为 测量误。另外由于许多系统要求测试液不能被污染，测试液溢流后不能回收， 造成测试液的大量浪费。也可以采用加恒值气压的方法保证2处的压力为恒 值，但需要恒值气源，设备复杂，成本高。而现有的流量测量仪表在微小流量 范围内或者非线性非常严重，或者价格昂贵；即使能用，也一般均采用接触式 测量流量，仪表本身具有压力损失，在要求恒压下精确测量微小流量的场合不 能使用。

本发明的目的是提供一种微小流量的非定常流测量方法及装置。

本发明是微小流量的非定常流测量方法及装置，其测量方法与定常流测量 方法等效的定常流水头为H₀，装在管状容器中的用于测量的流体体积为V，开 始流动时的液位高度为H₁，被测高试件所在位置的高度为H₂，H₂＞H₁，管状 容器的的横截面积为A，被测试件的过流面积为a，A＞＞a，其特征在于与定常 流测量方法等效的条件为：

H0=12(H1+H2)]]>

实现上述方法的微小流量的非定常流测量装置，有一个盛放用于测量的流 体的管状容器12，供液管10的上端液体储存箱6相通，供液管10的下端安 装在液体输送泵16上，被测件17安装在管状容器12的靠近下端的位置处， 在管状容器12的下端安装一用于排放液体的电磁阀18，在管状容器12外、 高度为H1的位置处安装上位红外光电传感器8，上位红外光电传感器8与微 型计算机21的中断输入口连接，在管状容器12外、高度为H2的位置处安装 下位红外光电传感器13，下位红外光电传感器13与微型计算机21的中断输 入口连接，上液管11的上端与液体储存箱6相通，上液管11的另一端与管状 容器12相通，在上液管11与在管状容器12之间的上液管11上安装一上液电 磁阀15。

本发明专利与技术背景相比，具有以下有益的效果是：与定常流方法相 比，用非定常方法进行微小流量的测量，直接测量液面变化并计时，简化了测 量过程，降低设备成本；面积适用条件保证了计量液体缓慢流动，避免了剧烈 流动和冲击造成的液面扰动；采用了红外光电传感器精确测量液面变化而非人 工计时或阀门控制流体通断，避免了人为误差和启停效应造成的不确定度，提 高了精度；红外光电传感器所测的液位信号以中断方式进入微机，提高了计时 的精确性；计量液体自下而上进入计量管，排除了计量液体中的气泡，进一步 提高了测量的精度；测量的压力损失非常小，完全满足恒压测量的要求。

附图说明