一種傳感器模組和氣體計量裝置的製作方法
2023-04-26 23:07:21

本實用新型涉及流量計量領域,具體來說,涉及一種傳感器模組和氣體計量裝置。
背景技術:
氣體計量裝置測量混合氣體時,如MEMS天然氣流量計的標定通常是在空氣中進行的,而實際計量卻是在天然氣環境中進行的,兩種不同的氣體流過MEMS計量計時帶走的熱量是不同的,為了較準確的測量真實天然氣流量,傳統的方法是在標定好的計量儀器中加入一個固定係數K進行校正。
然而天然氣是一種混合氣體,不同組分的天然氣對MEMS計量傳感器產生的電壓差是不同的,即不同組分的天然氣,係數K是不一樣的,因此,在實際測量應用中,天然氣組分是在一定範圍內變化的,只用一個固定係數K顯然不能準確測量不同組分天然氣的真實流量,從而制約了MEMS計量技術應用於天然氣計量的發展。
針對相關技術中的問題,目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現要素:
針對相關技術中的問題,本實用新型提出一種傳感器模組和氣體計量裝置,能夠通過引入組分傳感器可以對不同組分的天然氣進行實時監測,從而解決了目前氣體計量應用中只能測量單一氣體,在混合氣體中因測量精度差而無法實現精確測量的問題。
本實用新型的技術方案是這樣實現的:
根據本實用新型的一個方面,提供了一種傳感器模組。
該傳感器模組包括:傳感器模組設置於測量管體(1)內,傳感器電路板(7);設置在傳感器電路板(7)中的流量傳感器(12),其中流量傳感器(12)暴露在測量管體(1)中;設置在傳感器電路板(7)中的腔室 (8),其中腔室(8)上設置有進氣孔(9),用於將測量管體(1)與腔室(8)連通;腔室(8)中設置有組分傳感器(10)。
根據本實用新型的一個實施例,沿腔室(8)至進氣孔(9)的方向,進氣孔(9)的朝向與測量管體(1)中氣體流向的夾角α≥90°。
根據本實用新型的一個實施例,流量傳感器(12)和腔室(8)分別設置在傳感器電路板(7)相對的兩面中。
根據本實用新型的一個實施例,沿腔室(8)至進氣孔(9)的方向,進氣孔(9)的朝向與測量管體(1)中氣體流向相同。
根據本實用新型的一個實施例,進一步包括:傳感器電路板(7)設置有密封圈(13),密封圈(13)設置於腔室(8)的外側。
根據本實用新型的一個實施例,進一步包括:傳感器電路板(7)設置有用於安裝密封圈(13)的環狀凸臺。
根據本實用新型的一個實施例,進一步包括:傳感器電路板(7)設置有一個腔體一(11),腔體一(11)與測量管體(1)連通,流量傳感器(12) 暴露在腔體一(11)中。
根據本實用新型的一個實施例,沿著測量管體(1)中氣體流向,腔體一(11)在流量傳感器(12)下遊的朝向與測量管體(1)中氣體流向相反。
根據本實用新型的另一方面,提供了一種氣體計量裝置。
該氣體計量裝置包括:上述任一項的傳感器模組。
根據本實用新型的一個實施例,進一步包括:殼體(4)和殼體蓋(5),殼體(4)和殼體蓋(5)形成一個腔體二(6),腔體二(6)內設置有傳感器電路板(7),進氣孔(9)連通腔室(8)和殼體(4);腔體二(6) 內設置有基表電路板(15);傳感器電路板(7)設置在注塑件(14)上。
本實用新型的有益技術效果在於:
本實用新型通過引入組分傳感器可以對不同組分的天然氣進行實時監測,此外,組分傳感器進行組分測試時也避免了流速影響的情況。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例,對於本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是根據本實用新型實施例的氣體計量裝置的示意圖;
圖2是根據本實用新型實施例的傳感器模組的示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖,對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例,而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例,本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例,都屬於本實用新型保護的範圍。
根據本實用新型的實施例,提供了一種傳感器模組和氣體計量裝置。
如圖1和圖2所示,根據本實用新型實施例的傳感器模組包括:傳感器模組(3)設置於測量管體(1)內,傳感器電路板(7);設置在傳感器電路板(7)中的流量傳感器(12),其中流量傳感器(12)暴露在測量管體(1)中;設置在傳感器電路板(7)中的腔室(8),其中腔室(8)上設置有進氣孔(9),用於將測量管體(1)與腔室(8)連通;腔室(8) 中設置有組分傳感器(10)。
在該實施例中,如圖1示出了混合天然氣測量的應用場景,該混合天然氣由測量管體(1)的一端進入,經過整流結構(2)進行整流,整流後的氣體經傳感器模組(3)進入模組測量腔體內,其中,傳感器模組(3) 由傳感器電路板(7),流量傳感器(12),組分傳感器(10)等組成,如圖2所示,流量傳感器(12)設置在傳感器電路板(7)上,並且該流量傳感器(12)暴露在測量管體(1)中,從而使得該流量傳感器(12)直接暴露在氣體流經的流道上面,測量氣體的流速,同時氣體流速的不同則產生的溫度差不同,傳感器感受溫度差轉化為電信號,再由電信號轉化為數位訊號,從而測試氣體流量,同時,腔室(8)設置在傳感器電路板(7)上,腔室(8)上設置有進氣孔(9),該進氣孔(9)使得測量管體(1)與腔室(8)連通,腔室(8)中設置有組分傳感器(10),在平行於進風側傳感器的側面開有一個進氣孔(9)(即採用了背向風的設計),該進氣孔(9) 呈細長小孔的形狀,該孔內通過在傳感器電路板(7)上綁定高精度的組分傳感器(10),其中,組分傳感器(10)是根據不同組分氣體所產生的電壓差信號不同,而實現氣體組分測量的一種精密傳感器,混合天然氣通過該進氣孔(9)擴散進入組分傳感器(10)的腔體內實現檢測,檢測的數據實時傳給流速傳感器(12)進行電信號的動態補償,經過補償後的電信號才是真實信號,這種真實信號最終轉化為數字顯示出來,從而實現了精確計量。
通過本實用新型的上述方案,能夠通過引入組分傳感器可以對不同組分的天然氣進行實時監測,解決了氣體組分不同的氣體系數k的不一致問題,此外,組分傳感器進行組分測試時也避免了流速影響的情況。
根據本實用新型的一個實施例,進一步包括:沿腔室(8)至進氣孔(9) 的方向,進氣孔(9)的朝向與測量管體(1)中氣體流向的夾角α≥90°。在該實施例中,如圖2所示,進氣孔(9)的朝向與測量管體(1)中氣體流向的夾角α為180°,從而避免了氣流對混合氣體組分檢測造成幹擾的情況,使得測得的組分數據更加精確,當然可以理解,進氣孔(9)的朝向與測量管體(1)中氣體流向的夾角也可根據實際需求進行設置,例如,根據本實用新型的一個實施例,進氣孔(9)的朝向與測量管體(1)中氣體流向的夾角為120°。
根據本實用新型的一個實施例,流量傳感器(12)和腔室(8)分別設置在傳感器電路板(7)相對的兩面中。
在該實施例中,如圖2所示,在一塊傳感器電路板(7)上正反兩面設置流速傳感器(12)和腔室(8),從而能夠使流速傳感器(12)和設置在腔室(8)中的組分傳感器(10)成為一個傳感器模塊,並且也減小了傳感器電路板(7)的面積。
根據本實用新型的一個實施例,沿腔室(8)至進氣孔(9)的方向,進氣孔(9)的朝向與測量管體(1)中氣體流向相同,在該實施例中,如圖2所示,在平行於進風側傳感器的側面開有一個進氣孔(9),同時,該進氣孔(9)的朝向與測量管體(1)中氣體流向相同(即採用了背向風的設計),並且該進氣孔(9)呈細長小孔的形狀,進而保證了組分傳感器(10) 在測試靜態的環境下對混合氣體進行檢測,從而實現了檢測結果的準確性。
根據本實用新型的一個實施例,進一步包括:傳感器電路板(7)設置有密封圈(13),密封圈(13)設置於腔室(8)的外側。
在該實施例中,密封圈(13)起密封作用,通過隔開傳感器模組形成兩個腔體,一個供流速傳感器進行流速測試,一個供組分傳感器進行組分測試,如圖2所示,通過在腔室(8)的外側設置密封圈(13),從而實現流速傳感器(12)測量腔體和組分傳感器(10)的測量腔體之間的密封,由於組分傳感器(10)安裝在流體流經的流道背面很深的模組內,形成一個細長的空腔,故其不受流速的影響,氣體只能靠氣體分子間的擴散來形成置換,這樣的置換需要3-5分便可實現完全置換,從而實現氣體的實時在線測量,這樣便實現了其流速和組分同時測量,但又相對獨立的一體化設計,即組分傳感器測試時不受流量的影響,同時,測量時通過引入兩個傳感器分別進行檢測及校正,流速傳感器用來測量氣體流量,組分傳感器用來測量氣體組分,從而對流量進行實時校正,此外,通過採用模組式背向細長小孔的設計,保證組分傳感器進行組分測試時不受流速的影響,組分傳感器有獨立的腔室,避免了氣體流量幹擾的情況。
根據本實用新型的一個實施例,進一步包括:傳感器電路板(7)設置有用於安裝密封圈(13)的環狀凸臺。
在該實施例中,組分傳感器(10)周圍加了高度為1mm的環狀凸臺,用以安裝密封圈,實現流速傳感器(12)測量腔體和組分傳感器(10)的測量腔體之間的密封,當然可以理解,環狀凸臺的高度可根據實際需求進行設置,例如,根據本實用新型的一個實施例,環狀凸臺的高度為2mm,本實用新型對此不做限定。
根據本實用新型的一個實施例,進一步包括:傳感器電路板(7)設置有一個腔體一(11),腔體一(11)與測量管體(1)連通,流量傳感器(12) 暴露在腔體一(11)中,從而使得該流量傳感器(12)直接暴露在氣體流經的流道上面,測量氣體的流速,同時氣體流速的不同則產生的溫度差不同,傳感器感受溫度差轉化為電信號,再由電信號轉化為數位訊號,從而測試氣體流量。
根據本實用新型的一個實施例,進一步包括:測量管體(1)的氣體輸入端設有整流結構(2)。當然可以理解,整流結構(2)的具體設置可根據實際需求進行設置,例如,根據本實用新型的一個實施例,整流結構(2) 為5個篩網,本實用新型對此不做限定。
根據本實用新型的實施例,還提供了一種氣體計量裝置。
該氣體計量裝置包括:上述任一項的傳感器模組。
根據本實用新型的一個實施例,殼體(4)和殼體蓋(5),殼體(4) 和殼體蓋(5)形成一個腔體二(6),腔體二(6)內設置有傳感器電路板 (7),進氣孔(9)連通腔室(8)和殼體(4);腔體二(6)內設置有基表電路板(15);傳感器電路板(7)設置在注塑件(14)上,其中,基表電路板(15)用於電路運放,以及加熱、傳感器等信號匯集在這裡,經過電路運算傳輸給表頭元器件,同時,注塑件(14)為組分傳感器(10)和流速傳感器(12)的載體,組分傳感器(10)和流速傳感器(12)通過電路板就綁定在這個傳感器注塑件上,同時便於安裝。
綜上所述,藉助於本實用新型的上述技術方案,通過引入組分傳感器可以對不同組分的天然氣進行實時監測,此外,組分傳感器進行組分測試時也避免了流速影響的情況。同時,通過傳感器模組採用將運放電路板固定於模組腔體內,將採集到的信號及補償信息及時的經過運放電路板進行運放,減少信號的幹擾及衰減,同時減少電路板的安裝,拆卸,使其形成一個整體的模組設計,體現一體化的設計的思想。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已,並不用以限制本實用新型,凡在本實用新型的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本實用新型的保護範圍之內。