[发明专利]一种小通道流体流速流量测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及流速流量检测技术，尤其涉及一种小通道流体流速流量测量装 置及方法。

背景技术

管道中的流体广泛存在于食品制药、石油化工、环境保护等行业部门的科 研和生产过程中，流速与流量是工业生产中的重要过程参数。随着新材料技术 的进步，各种新工艺的应用和发展，工业器件以及设备逐步呈现出微型化、小 型化的趋势。虽然在工业生产过程中，常规管道的流量测量装置或仪表的研究 与应用已较为成熟，但对于毫米级管径的小通道流量测量技术还十分匮乏，目 前缺乏有效的测量手段。此外，在化工制药等领域生产过程中，带有悬浮物、 固体颗粒等的导电性流体也较为常见，而现有的流速流量测量仪表主要针对介 质单一和无杂质的均质流体，对上述这种非均质流体的流速流量测量一直没有 很好的解决办法。因此，急需开发一种适用于小通道非均质流体流速流量测量 的仪表。

电容耦合式非接触电导测量技术是一种新型的非接触式电导测量技术。其 电极不与流体直接接触，有效地避免了传统接触式电导测量方法存在的电极极 化和电化学腐蚀等问题。然而，目前该技术的研究与应用主要局限于分析化学 等领域中毛细管或以下管径溶液电导、离子浓度等的测量，在小通道非均质流 体流速流量测量领域基本上属于空白。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种稳定、可靠的小通道流体 流速流量测量装置及方法。

小通道流体流速流量测量装置包括绝缘管道、第一电极、第二电极、第三 电极、第四电极、第五电极、交流激励源、调幅解调电路、数据采集模块、微 型计算机；绝缘管道外侧顺次设有第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、 第五电极，第一电极与交流激励源相连，第二电极、第三电极、第四电极分别 与调幅解调电路相连，调幅解调电路、数据采集模块、微型计算机顺次相连， 第五电极接地；由第一电极、第二电极、第三电极、第四电极和第五电极构成 五电极非接触式电导传感器，第一电极作为激励电极，第五电极为接地电极， 第二电极、第三电极和第四电极为五电极非接触式电导传感器的输出端，由绝 缘管道、第二电极和第三电极构成上游电导传感器，由绝缘管道、第三电极和 第四电极构成下游电导传感器。

所述的调幅解调电路为：第二耦合电容一端、第二电阻一端与第一运算放 大器的正向输入端相连接，第一电阻的一端、第一电容的一端与第一运算放大 器的反相输入端相连接，第二电阻另一端、第一电容另一端、第三电阻的一端 相连接，第三电阻的另一端接地，第三耦合电容一端、第五电阻一端与第二运 算放大器的正向输入端相连接，第四电阻的一端、第二电容的一端与第二运算 放大器的反相输入端相连接，第五电阻另一端、第二电容另一端、第六电阻的 一端相连接，第六电阻的另一端接地，第四耦合电容一端、第八电阻一端与第 三运算放大器的正向输入端相连接，第七电阻的一端、第三电容的一端与第三 运算放大器的反相输入端相连接，第八电阻另一端、第三电容另一端、第九电 阻的一端相连接，第九电阻的另一端接地，第一运算放大器的输出端、第一电 阻的另一端与第一仪用放大器的正向输入端相连接，第二运算放大器的输出端、 第四电阻的另一端与第一仪用放大器的反向输入端、第二仪用放大器的正向输 入端相连接，第三运算放大器的输出端、第七电阻的另一端与第二仪用放大器 的反向输入端相连接，第一仪用放大器的输出端与第一乘法器的一个输入端相 连接，第二仪用放大器的输出端与第二乘法器的一个输入端相连接，交流激励 源与第一乘法器的另一个输入端、第二乘法器的另一个输入端相连接，第一乘 法器的输出端通过第十电阻与第四电容的一端、第十二电阻的一端、第四运算 放大器的反向输入端相连接，第四运算放大器的正向输入端通过第十六电阻接 地，第四运算放大器的输出端通过第十四电阻与第六电容的一端相连接，第六 电容的另一端接地，第二乘法器的输出端通过第十一电阻与第五电容的一端、 第十三电阻的一端、第五运算放大器的反向输入端相连接，第五运算放大器的 正向输入端通过第十七电阻接地，第五运算放大器的输出端通过第十五电阻与 第七电容的一端相连接，第七电容的另一端接地。

小通道流体流速流量测量方法的步骤如下：