[发明专利]一种内嵌光电检测单元的抗磁悬浮气体流量计

说明书

本发明提出了一种内嵌光电检测单元的抗磁悬浮气体流量计，包括外壳和盖板，盖板设置在外壳的上部，外壳内设有抗磁悬浮系统和光电对射式传感单元，抗磁悬浮系统包括自上而下依次设置的提升永磁体、上热解石墨板、磁铁转子和下热解石墨板，磁铁转子自由悬浮于上热解石墨板和下热解石墨板之间；光电对射式传感单元包括激光灯、光敏电阻、电阻和数据处理器，激光灯发出的光直射于光敏电阻上外壳的侧壁上设有相对应的进气孔和排气孔。本发明利用抗磁悬浮技术使磁铁转子悬浮于热解石墨板之间，气体通过进气孔推动磁铁转子发生旋转，磁铁转子旋转使激光灯的光线间隔地照到光敏电阻上，数据处理器检测电阻上的电压信号，从而确定气体的流量大小。

技术领域

本发明涉及传感计量装置的技术领域，尤其涉及一种内嵌光电检测单元的抗磁悬浮气体流量计，实现对气体流量进行检测。

背景技术

目前的流量计主要分为超声波型、电磁型和机械式，超声波流量计是利用超声波的传播速度随流速变化而发生变化的原理来测量气体流速的流量计。电磁型流量计主要用于测量导电液体的流速，电磁流量计的测量原理是基于法拉第电磁感应定律，导电液体在磁场中作切割磁力线运动时在导体中产生感应电动势，该感应电压与流体平均流速成正比。机械式流量计的工作原理是将叶轮置于被测气体中，受气体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。对于气体流量计，也有利用金属球来检测气体流量的。但是，目前的气体流量计的分辨率比较低，在面对微小流量时不能准确的检测出来，同时现有的流量传感器需要外接较复杂的信号处理电路以分析所检测的流量结果。

发明内容

针对现有的气体流量计分辨率较低、检测精度不足、信号处理电路复杂的技术问题，本发明提出一种内嵌光电检测单元的抗磁悬浮气体流量计，采用抗磁悬浮机理，减小检测部件的运动阻尼，提高了检测精度，以解决现有技术中气体流量计分辨率不够精细，导致不能检测微小流量以及传感处理电路复杂的技术问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种内嵌光电检测单元的抗磁悬浮气体流量计，包括外壳和盖板，盖板设置在外壳的上部，所述外壳内设有抗磁悬浮系统和光电对射式传感单元，所述抗磁悬浮系统包括自上而下依次设置的提升永磁体、上热解石墨板、磁铁转子和下热解石墨板，提升永磁体位于盖板的下方，所述磁铁转子自由悬浮于上热解石墨板和下热解石墨板之间，所述提升永磁体和磁铁转子的磁化方向均沿竖直方向且磁化方向相同；所述光电对射式传感单元包括激光灯、光敏电阻、电阻和数据处理器，光敏电阻设置在上热解石墨板上，激光灯设置在下热解石墨板上，激光灯发出的光直射于光敏电阻上，光敏电阻与电阻串联连接，电阻与数据处理器相连接；所述外壳的侧壁上设有相对应的进气孔和排气孔，进气孔与磁铁转子设置在同一水平面上；所述磁铁转子的外圆周上设有叶片和间隙，叶片和间隙位于激光灯发出光的光路上，数据处理器检测分析电阻上的电压信号得到气流流速。磁铁转子受到反方向的排斥力——抗磁力，在重力、磁拉力和抗磁力的共同作用下，磁铁转子将稳定悬浮于两个热解石墨板之间，不与任何物体接触。当气体从进气孔进入外壳内时，将驱动磁铁转子发生旋转，由于叶片的作用光敏电阻将间断的接收到激光灯的照射，进而光敏电阻的阻值将发生变化，引起串联的电阻上的电信号发生变化，数据处理器检测并分析电阻上的电压信号得到气流流速。

所述激光灯的外轮廓为圆柱形嵌于或附于下热解石墨板上，激光灯发出的激光光束的直径小于磁铁转子的最大直径和叶片底端直径之差的一半，激光灯发出的激光光束的轴线与磁铁转子的轴线之间的距离等于磁铁转子的最大直径与叶片底端直径之和的一半，所述光敏电阻嵌于或附于上热解石墨板上，光敏电阻与激光灯相对，光敏电阻的直径大于激光光束直径；所述叶片底端直径为叶片底端到磁铁转子中心的最小距离的二倍。

所述上热解石墨板和下热解石墨板上设有上下相对应的通孔，激光灯设置在下热解石墨板的通孔内，激光灯发出的激光光束与通孔同轴线，光敏电阻设置在上热解石墨板的通孔的上部。激光灯的光束应当尽可能的照射到光敏电阻上，这样能够使光敏电阻能够发生明显的变化。