[发明专利]热释电流量传感器及其工作方法

说明书

本发明实施例提供热释电流量传感器，设置在流体通过的管道内，包括热释电元件探测器，用于探测流体温度；控制器，用于计算流体的瞬时流量。还提供了一种热释电流量传感器的工作方法，包括以下步骤：采集热释电片阵列输出的信号H1、H2、H3…Hn；(n为正整数)选择热释电片，根据选择的热释电片之间的间距以及对应输出信号之间的间隔时间，计算出流体流速；根据流体的流速和管道的横截面积计算出管道内的瞬时流量。本发明填充了国际上传感器或流量计领域的空白，根据热释电器件的良好检测特性，具备高可靠性、低功耗性、低成本性的优点。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体地说是一种热释电流量传感器及其工作方法。

背景技术

目前存在很多种多样的用于测量流体流量的流量计或传感器，流量检测尽管是几百年的传统应用，但是仍然存在很多问题，比如：机械式的精度低、老化寿命短；超声波流量计存在精度低、容易被污染；超声波气体流量计存在超声波探头制造困难、驱动困难、实现起来技术难度大、成本高的缺点。目前应用量最大的流量计仍然是机械式流量计，以燃气计量为例，目前90％以上的燃气表为膜式燃气表，该种燃气表存在膜老化、机械减速计数装置老化的问题，因此使用寿命较短。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种热释电流量传感器及其工作方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

本发明第一方面提供了一种热释电流量传感器，设置在流体通过的管道内，包括热释电元件探测器，用于探测流体温度；控制器，用于计算流体的瞬时流量。

结合第一方面，在第一方面第一种可能实现的方式中，所述的热释电元件探测器通过支架安装在管道内，包括基底、按照不同的方向极化后的多个热释电片；所述的热释电片埋入基底的表层，通过引出线与控制器和电源相连。

结合第一方面，在第一方面第二种可能实现的方式中，热释电片的安装方式可包括用密封材料密封固定；热释电片通过一导热材料穿过密封材料与流体接触。

结合第一方面，在第一方面第三种可能实现的方式中，所述的控制器包括单片机。

结合第一方面，在第一方面第四种可能实现的方式中，多个热释电片按照一定矩阵排列。

结合第一方面，在第一方面第五种可能实现的方式中，热释电流量传感器还可以包括热扰动源，用于加热热扰动源附近的气体的温度或充分混合后液体的温度。

本发明第二方面提供了一种热释电流量传感器的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

采集热释电片阵列输出的信号H1、H2、H3…Hn；(n为正整数)

选择热释电片，根据选择的热释电片之间的间距以及对应输出信号之间的间隔时间，计算出流体流速；

根据流体的流速和管道的横截面积计算出管道内的瞬时流量。

结合第二方面，在第二方面第一种可能实现的方式中，计算出流体流速具体包括：

v＝Lmn/t；式中，(m、n为正整数，Lmn为热释电片m与热释电片n之间的距离，t为对应输出信号之间的间隔时间，v为流体流速)。

结合第二方面，在第二方面第二种可能实现的方式中，瞬时流量的计算方法包括：Vt＝S*v；(式中，S为管道的横截面积，Vt为瞬时流量)。

由以上技术方案可知，本发明热释电元件是最灵敏的温度探测元件，只需要在流体中产生很小的温度扰动，就可以实现探测。因此极大减小了流量测量的功率消耗，是一种低功耗流量计，可以采用电池供电。

流量计中没有机械转动部件，因此不存在磨损老化问题。解决了膜式燃气表存在膜老化、机械减速计数装置老化的问题。