具有共燒壓阻傳感器的陶瓷振蕩流量計的製作方法

2023-12-06 13:18:51 1

專利名稱：具有共燒壓阻傳感器的陶瓷振蕩流量計的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及用於測量在通道中流動的流體的量的裝置，具 體地涉及用於確定氣體的流率的射流振蕩流量計。
背景技術：
隨著在改進或維持整體器件性能的同時對具有減少的部件數量、 重量、形狀因素和功率消耗的精密器件的需求不斷增長，在商業電子
工業中一般通過並行本體論(parallel ontological)的進步推動微流控技 術的發展。具體地，微s射流技術的進步在封裝和涉及以相對低的製造 成本實現這些目標的新型結構的發展的領域中取得了一些成功。
例如，基於具有高度集成的功能性的多層層壓基板的微射流系統
的發展已經受到特別的關注。已經出現由層壓的陶瓷形成的單塊基板
用於提供對大部分化學反應相對惰性或穩定，以及耐受高溫的結構。
另外，單塊基板通常用於器件部件的小型化，從而改進電路和/或射流
通道集成密度。對於集成的微射流器件的潛在應用包括，例如，用於 生命科學和可攜式燃料電池應用的各種微型系統的射流管理。 一個代
表性應用包括使用陶瓷材料來形成層壓結構內的微通道和/或空腔，以 限定，例如，射流振蕩流量計。
傳統的微流量計已被用於多種應用中；然而，對於帶有微射流系 統的應用來說，這些微流量計中的許多一般都太笨重且複雜。例如， 現有設計通常採用與管子和/或部件設備外部地組裝在一起或連接在一 起的許多分立部件，以生產特別的泵系統。因此，常規設計一般已不 認為適合於與可攜式陶瓷技術集成或在要求，例如，減小的形狀因素、 重量或其它需要的性能和/或製造工藝尺度的各種應用中集成。此外，對於在層壓的基板中集成射流振蕩流量計的先前努力通常在以下方面 遇到了很多困難，即生產能夠耐受製造工藝和/或操作應力的真空密封 和/或可靠的射流連接，同時維持或減少製造成本方面。因此，雖然現 有技術流量計的效果設計使在微射流系統中使用的部件小型化並且更 密集地集成，但仍存在對具有適用於例如，與單塊器件封裝集成的集 成壓力傳感器的射流振蕩流量計的需求。
射流振蕩流量計在本領域中公知。參見示例，Horton等人，美國 專利號3,185,166; Testerman等人，美國專利號3，273，377; Taplin，美 國專利號3,373,600; Adams等人，美國專利號3，640，133; Villarroel 等人，美國專利號3,756,068; Zupanick，美國專利號4,150,561; Bauer， 美國專利號4，244，230;以及Drzewiecki，美國專利號6,553,844。這些 傳統的射流振蕩包括具有帶有反饋到輸入的輸出以產生自由振蕩的兩 個通道的射流放大器，其中通過反饋回的流體橫向施加給輸入流從而 迫使所述輸入進入另一個通道的方式，流體交替地流經一個通道然後 流經另一個通道。
大多數射流振蕩器流量計測量例如，流體的體積流量、密度、質 量、焓和體積模量的某個特性。在測量體積流量的情況中，通常通過 測量流體從一個通道移轉向到另一個通道的頻率來實現該測量。由於 流量通過時間與流速相關，因此該頻率與體積流量線性相關。由於放 大器噴嘴面積已知，因此速度和面積的乘積得到體積流量。在大多數 情況中，對於大部分流體的聲反饋時間能夠被設計為僅是總流量通過 時間的百分之幾。
在美國專利6,076,392中，通過測量流體樣品流的流量和流體中的 聲速來確定氣體混合物的組成。體積流量的測量需要確定流體樣品的 密度和粘度性質，而聲速的測量需要確定流體的比熱性質。
在Ind. Eng. Chem. Fundam.， Vol. 11， No.3， 1972的Anderson等人的"A Fluidic-Electronic Hybrid System for Measuring the Composition of Binary Mixtures"中，已經說明對於在從-20至!j+120。C的溫度範圍的 氣體，可以通過使用用於氣體的振蕩流量計來確定氣體的密度。穿過 氣體的壓力脈衝的速度(聲速)與氣體密度的平方根成正比。
Samms等人的美國專利申請11/192,819公開了在射流振蕩流量計 中附接單壓電晶片(piezoelectric unimorph)作為傳感器用於確定振蕩 頻率。然而，眾所周知壓電傳感器的操作溫度受相應材料的居裡溫度 (Curie Temperature)限制。Dai等人的美國專利6,986， 649公開了在 微型泵的泵室旁邊集成壓阻傳感器來檢測壓力。感應壓敏電阻器被設 置在空腔和泵室之間柔性陶瓷膜上，而參考壓敏電阻器形成為遠離該 膜。
因此，需要提供一種在射流振蕩流量計內集成有壓阻傳感器的射 流振蕩流量計，用於測量流體的振蕩頻率並計算升溫蒸汽的體積流率。 此外，根據本發明的隨後詳細描述和權利要求書，結合本發明的附圖 和背景技術，本發明的其它需要的特徵和特性將變得顯而易見。

發明內容
提供了一種用於測量在通道中流動的流體的量的裝置。該裝置包 括射流振蕩流量計，該射流振蕩流量計包括外殼，該外殼限定用於接 收流體的入口，和用於交替接收來自入口的流體的第一和第二引流通 道(diversion channel)。該外殼包括第一噴嘴，用於接收來自第一引 流通道的流體，並將來自入口的流體轉向到第二引流通道。第二噴嘴 接收來自第二引流通道的流體，並將來自入口的流體交替轉向到第一 引流通道。第一材料層位於第一和第二引流通道中的至少一個之上， 並包括由於流經引流通道的流體引起的壓力變化而導致變形的感應區 域。第一感應壓敏電阻器被設置在引流通道附近的材料層上，用於檢 測感應區域的壓力變化，並產生頻率信號。


以下將結合下面的附圖對本發明進行描述，其中相同標號指示相 同元件，並且
圖1是根據示例性實施例的射流振蕩流量計的示意圖； 圖2是沿圖1的線2-2截取的示意剖面圖；以及 圖3是包括圖1的射流振蕩流量計的燃料電池系統的框圖。
具體實施例方式
實質上，本發明的以下詳細描述只是示例性的，並不意在限制本 發明或本申請以及本發明的使用。此外，不希望受到本發明的前面背 景或本發明的下面詳細描述所給出的任何理論束縛。
本發明的各種代表性實施方式可以被應用在用於流體傳輸的任何 系統和/或方法中。如在此使用的用語"流體"、"射流"和/或其任何 上下文、變化的或組合的指示物， 一般意在包括可以被認為至少容易 受到如一般被稱作氣體、液體、等離子體和/或基本上不是物體或有效 固定凝相的任何物質、實體或化合物的組合一樣的表徵影響的任何事 物。如在此使用的術語"進口"和"出口" 一般不可互換使用。例如， "入口" 一般可以被理解為包括器件的任何橫截區域或部件特徵，通
過所述"入口"的通量趨於使流體從器件大致外部的體積元件流動到 在器件大致內部的體積元件；而"出口" 一般可以被理解為指器件的
任何橫截區域或部件特徵，通過其的通量趨於使流體從器件大致內部 的體積元件流動到器件大致外部的體積元件。另一方面，如在此使用 的術語"液體"和"氣體"一般可以互換使用，並還可以被理解為包 括在一般應用中的任何流體和/或物質的任何平移流動相。如在此使用 的術語"排出"，以及任何上下文或組合指示物或其變形， 一般意在 包括用於通過器件的出口移動流體的體積元件的任何方法、技術或工 藝，以便在該器件的外部設置或在位置上定位"排出的"體積元件。
根據示例性實施例的多層陶瓷流體振蕩器包括集成的壓阻壓力傳感器。通過沉積，例如絲網印刷壓阻漿料，並且將金屬導電漿料連接 到覆蓋蒸汽/流體通道的未燒制陶瓷片上，來形成壓敏電阻器。這些板 被堆疊並層壓，以及燒製成單塊陶瓷結構。壓敏電阻器和導線與整個 多層陶瓷堆共同燒制。感應壓敏電阻器位於通道附近，用以檢測由於 通道中的壓力變化而導致下方陶瓷膜的任何變形。電阻器的值可以直 接用來計算壓力變化。替代地，參考電阻器可以遠離通道放置。包括 兩個感應壓敏電阻器和兩個參考電阻器的惠斯通電橋(Wheatstone bridge)以本領域的技術人員公知的方式使用來確定壓差，並從而確定 通道內的射流流量。
參照圖1，根據本發明的示例性實施例的射流振蕩流量計10包括 在外殼14內的流量計12。外殼14包括能夠耐受高溫的諸如金屬的材 料，但是優選地包括陶瓷。
流量計12包括流量計入口噴嘴16以及第一和第二引流通道18、 20。流體21，優選地被加熱、汽化的氣體，在壓力下並以需要的速度 迸入流量計入口噴嘴16。通過輸入通道32、 34、 36、 38可到達出口 22、 24、 26和28 (輸出通孔)。
具有特定速度的流體21進入流量計入口噴嘴16。當氣體蒸汽進 入到流量計12時，氣體蒸汽的主要部分將進入第一或第二引流通道18、 20中任一個。例如，氣體蒸汽可以進入引流通道18，並繼續穿過第一 返回通道42循環，流經第一噴嘴46。當氣體蒸汽流經第一噴嘴46時， 其撞擊在流量計入口噴嘴16進入的氣體蒸汽，使進入的氣體蒸汽轉向， 並引起所述進入的氣體蒸汽的主要部分立即轉向到第二引流通道20。 然後，氣體蒸汽繼續穿過第二返回通道44循環，流經第二噴嘴48。當 氣體蒸汽流經第二噴嘴48時，其撞擊在流量計入口噴嘴16進入的氣 體蒸汽，使該進入的氣體蒸汽轉向，並引起該進入的氣體蒸汽的主要 部分再次進入第一引流通道18。只要氣體蒸汽進入流量計12，從流量 計12的一側到另一側的這種轉向將以具有取決於氣體的流率的特定頻率的循環方式繼續。
由於氣體蒸汽填充流量計12並建立壓力，氣體蒸汽將進入輸出通
道32、 34、 36、 38，並通過出口 22、 24、 26、 28離開流量計12 (從 其排出)。出口22、 24、 26、 28可以會聚成單個出口 (未示出)。另 外，雖然示出四個出口 22、 24、 26、 28，但也可以使用任何數目的出 口。通常，在兩側將放置相等數目的出口。
參照圖l和2，其中圖2是沿線2-2截取的圖1的示例性實施例的 剖面圖，外殼14包括第一層52、第二層54和第三層56，都優選地由 陶瓷材料製成。第一層52包括通孔58和60，分別用於從出口 22和 26排出流體21。第一層52可以是基板；從而厚度不受限制。第二和 第三層54、 56的厚度可以在25與250微米之間，優選地在25與125 微米之間。第一和第二感應壓敏電阻器62和64位於在第三層56上， 分別與輸出通道42和44相對。雖然第一和第二感應壓敏電阻器62和 64顯示為位於輸出通道42和44的上方，但應理解的是它們可以分別 位於第一和第二分流通道18和20的上方，或者分別在其間的一點處。 第一和第二參考壓敏電阻器66和68位於第三層56的感應區域上，並 設置為分別有效地從第一和第二感應壓敏電阻器62和64移位，遠離 設置，或從第一和第二感應壓敏電阻器62和64移除，從而在第一和 第二感應壓敏電阻器62和64下方的感應區域的機械變形不會有效促 發(actuate)參考壓敏電阻器66和68的電阻。感應區域可以包括能至 少部分機械偏轉或變形的任何表面或表面的任何部分，以便根據感應 區域的機械偏轉或變形來機械促發感應壓敏電阻器62和64的電阻值。 在一些實施例中，例如，多層陶瓷實施例，各種元件可以置於不同水 平面上。為簡單起見，圖1和圖2中示出了在相同水平面上的各種部 件。
當氣體蒸汽流經輸出通道42和44時，壓力脈衝足以觸發感應壓 敏電阻器62和64，因而產生表示流量計12的振蕩性質的頻率的ac(交流)電信號。從一個通道18、 20到另一個通道的氣體轉向的頻率與體 積流量近似線性相關。
例如，如圖2代表性地描繪的，利用Dupont 943 Green Tape頂(可 從Dupont Microcircuit Materials, E丄Du Pont de Nemours and Company, 14 T.W. Alexander Drive, Research Triangle Park, NC, USA獲得)和其
它可以在多層陶瓷結構中形成帶有被設置為感應膜或感應區域的單層 帶狀陶瓷的空腔。例如，諸如3414系列(可從Electro-Science Lab， 416 East Church Road， King of Prussia, Pa 19406-2625, USA獲得)的可共
燒壓阻漿料，可以用於在感應膜上形成感應電阻器和遠離感應區域的 參考電阻器。分立壓阻部件還可以替代地、結合地和/或順序地使用。
可以通過採用例如，惠斯通電橋構造的電阻器布局來實現壓力或 負載感應。操作測試已經驗證對於在200平方mil空腔之上1.6mil厚的 陶瓷膜約1.3mV/kPa的量級的壓力靈敏度。
如一般所示，例如，在圖2中，感應電阻器62、 64可以設置在感 應膜表面上，而參考電阻器66、 68可以位於第三層56的通常機械靜 止表面上。例如，通過到表面I/0的典型的多層陶瓷互連導線通路(未 示出)可以被從外部到達。
在一個示例性實施例中，利用可共燒壓阻漿料和LTCC帶狀電介 質來形成壓敏電阻器62、 64、 66、 68大致地降低了封裝成本。此外， 射流振蕩流量計10可以容易與其它多層陶瓷多功能性集成以形成基於 多層的微型系統。另外，參考電阻器66、 68可以被共燒到第一層的底 部上，因而允許全部電阻器和其它物的相似表面，以使來自壓敏電阻 器/LTCC相互作用的電阻效應到最小。
研究壓阻漿料和LTCC帶狀電介質的共燒性來形成壓敏電阻器可 以有效地消除或減少總封裝成本。在另一示例性應用中，可以從集成的器件的出口區域(下遊)獲得壓力測量以將反饋提供給促發控制系 統。
射流振蕩流量計10可以非常有效地用於消耗液體燃料並且在高 於燃料的沸點的溫度下操作的任何應用中，例如，內燃機、微型反應 器，特別是燃料電池。燃料電池是其中由燃料氧化反應產生的自由能
變化被轉換成電能的電化學電池。重整氫燃料電池(Reformed Hydrogen Fuel Cell, RHFC)使用從液態或氣態諸如甲醇的烴燃料處理的氫燃料， 利用被稱為燃料重整器的反應器，來將該燃料轉換成氫。甲醇是用於 便攜應用的在燃料重整器中使用的優選的燃料，原因在於與諸如乙醇、 汽油、丁烷的其他烴燃料相比，甲醇更易於在相對低的溫度處重整為 氫氣。甲醇到氫的這種重整或轉換通常通過三種不同類型的重整中的 一種發生。這三種類型是蒸汽重整、部分氧化重整和自熱重整。這些 類型中，蒸汽重整是對於甲醇重整的優選工藝，原因在於其最易於控 制，並在低溫下通過重整器產生較高濃度的氫輸出，因而使其自身利 於被使用。
利用多層層壓陶瓷技術，陶瓷部件和系統正被開發用於例如，燃 料電池的微流控化學處理和能量管理系統中。由這些層壓陶瓷部件形 成的單塊結構對於化學反應是惰性且穩定的，並且能耐受高溫。為了 系統控制和功能性，這些結構還能夠為小型化的部件提供嵌入或集成 在陶瓷結構中的高度電氣和電子線路或部件。另外，用於形成包括微 通道構造的陶瓷部件或器件的陶瓷材料，被認為是用於催化劑載體的 優異候選材料，因而非常適合於在微型反應器器件中使用，用於與小 型化的燃料電池結合使用來產生氫。在美國專利6,569,553中公開了用 陶瓷材料形成的燃料電池的示例。
圖3中示出包括射流振蕩流量計10的示例性實施例的燃料電池系 統的簡化框圖。甲醇和水的混合物70被燃料泵72經由燃料管路71供 應給射流振蕩流量計IO。甲醇和水的混合物70被轉換成氣體蒸汽。通過燃料電池92的廢熱(電加熱器，未示出，可以為啟動提供熱)將熱
22供應給射流振蕩流量計10。如先前所述，產生頻率信號60，以及蒸 汽溫度信號73，並供應給微控制器74。微控制器74將控制信號76送 到燃料泵72，用於響應頻率信號60來控制燃料泵送量。每個頻率與特 定流率成正比地相關。泵控制電路74基於頻率信號60和蒸汽溫度信 號73來確定流率，並經由控制信號76來指示燃料泵72，以增加、降 低或維持燃料流率。
氣體蒸汽經由管路81離開射流振蕩流量計10，並進入燃料處理 器80的重整器區82。雖然可以使用任何氧化劑，但第一空氣泵84優 選將空氣泵到混合器86，用於將空氣與經由管路85從燃料電池92接 收到的燃料進行混合。微控制器74確定第一空氣泵84的流率的速度， 並用燃燒室泵控制信號75來控制其速度。空氣和燃料的混合物經由管 路87供應給用於向重整器82提供熱的燃燒室88。從微控制器74到燃 燒室88的加熱器控制信號79控制由燃燒室88產生的熱量，以使重整 器82的運行最優。該重整器經由管路83向燃料電池92的陽極72供 應氫蒸汽。
燃料電池92包括被離子導電電解液98分隔的燃料電極，或者陽 極94，和氧化劑電極，或者陰極96。電極94、 96通過外部電路導線 (未示出)電連接到負載(諸如電子電路)。在電路導線中，電流通 過電子的流動傳輸，而在電解液98中，電流通過離子，諸如酸性電解 液中的氫離子(H+)或鹼性電解液中的氫氧基離子的流動傳輸。理論 上，能夠持續供應的任何能化學氧化的物質(作為氣體或液體)能夠 在燃料電池的陽極作為燃料被電流氧化。類似地，通過第二空氣泵102 經由管路103供應的氧化劑，可以是能夠以足夠的速率還原的任何材 料。氣態氫由於其在合適的催化劑的存在下的高反應性以及由於其高 功率密度，己經成為大部分應用的選擇燃料。類似的，在燃料電池陰 極96，最普通的氧化劑是氣態氧，其可從用於在地面應用中使用的燃 料電池的空氣中容易且經濟地獲得。當氣態氫和氧被用作燃料和氧化劑時，電極94、 96是多孔的以允許氣體-電解液結區域儘可能大。電極 94、 96必須是電導體，並具有適當的反應性以提供顯著的反應速率。 在陽極94，輸入的氫氣被氧化以產生氫離子(質子)和電子。由於電 解液是非電導體，因此電子經過外電路遠離陽極94流動。在陰極96， 氧氣被還原並與經過電解液98遷移的氫離子和來自外電路的輸入電子 反應以生成作為副產物的水。副產物水通常在升溫下作為蒸汽經由管 路99排放。在燃料電池中發生的全部反應是陽極94和陰極96反應的 總和，同時反應的一部分自由能直接作為電能釋放。在燃料電池92的 溫度下產生該可獲得的自由能和反應熱之間的差作為熱。由此可見只 要氫和氧都供應給燃料電池92，通過外部電路中的電子流動和電解液 中的離子流動將維持電流的流動。
實際上，這些單元燃料電池92中的一些通常堆疊或"組合"在一 起以形成燃料電池組件。通過將一個電池的陽極電流集電極與堆疊中 其最近鄰的陰極電流集電極對接而將許多獨立電池串聯地電連接。
微控制器74控制系統的全部操作。例如，通過來自微控制器74 的加熱器控制信號91，響應溫度信號93和來自燃料電池92的電池電 壓信號95，來控制燃料電池92的操作點。通過來自微控制器的陰極噴 射器信號101來控制由第二空氣泵(或噴射器)102供應給陰極96的 氧化劑量。通過微處理器74利用稀釋風扇信號105來控制通過稀釋風 扇106從燃料電池92經過管路99的排氣。DC-DC轉換器108接收通 過燃料電池92產生的電流，同時為微控制器74提供功率。
雖然在本發明的前面詳細描述中已經給出了至少一個示例性實施 例，但需要理解存在大量的變形。還需要理解的是所述示例性實施例 僅是示例，不意在以任何方式來限制本發明的範圍、應用性或構造。 反而，前面詳細描述將為本領域的技術人員提供實施本發明的示例性 實施例的方便途徑，需要理解在不偏離如本發明的權利要求書中所描 述的本發明的範圍的條件下，可以在示例性實施例中描述的元件的功 能和布置方面進行各種變化。
權利要求
1. 一種射流振蕩流量計，包括外殼，所述外殼限定入口，用於接收流體；以及第一和第二引流通道，用於交替接收來自所述入口的流體；所述外殼包括第一噴嘴，用於接收來自所述第一引流通道的流體，並將來自所述入口的流體轉向到所述第二引流通道；第二噴嘴，用於接收來自所述第二引流通道的流體，並將來自所述入口的流體轉向到所述第一引流通道；以及第一材料層，所述第一材料層鄰近於所述第一引流通道，包括第一感應區域，由於流經所述第一引流通道的流體引起的壓力變化而導致所述第一感應區域變形；第一感應壓敏電阻器，設置在所述第一引流通道附近的所述第一材料層上，用於檢測所述第一感應區域的所述壓力變化，並且產生頻率信號；以及出口，用於排出所述流體。
2. 根據權利要求l所述的射流振蕩流量計，進一步包括第一參考 壓敏電阻器，所述第一參考壓敏電阻器位於所述第一材料層上並從所 述感應區域有效地移除，從而所述第一感應區域的機械變形基本上不會促發所述參考壓敏電阻器的電阻，所述參考壓敏電阻器耦接到用於 產生頻率信號的所述第一感應壓敏電阻器。
3. 根據權利要求1所述的射流振蕩流量計，進一步包括第二材料層，所述第二材料層鄰近於所述第二引流通道，包括第 二感應區域，由於流經所述第二引流通道的流體引起的壓力變化而導致所述第二感應區域變形；以及第二感應壓敏電阻器，所述第二感應壓敏電阻器位於靠近所述第二引流通道的所述第二材料層上，用於檢測所述第二感應區域的壓力 變化並產生頻率信號。
4.根據權利要求3所述的射流振蕩流量計，進一步包括第二參考 壓敏電阻器，所述第二參考壓敏電阻器位於所述第二材料層上並從所 述第二感應區域有效地移除，從而所述第二感應區域的機械變形基本 上不會促發所述第二參考壓敏電阻器的電阻，所述第二參考壓敏電阻 器耦接到用於產生頻率信號的所述第二感應壓敏電阻器。
5.根據權利要求l所述的射流振蕩流量計，進一步包括 燃料處理器，用於接收來自所述射流振蕩流量計的流體； 燃料電池，所述燃料電池接收來自所述燃料處理器的重整氫；以及燃料泵，所述燃料泵以響應所述頻率信號確定的流量向所述射流 振蕩流量計泵送流體。
6.根據權利要求4所述的射流振蕩流量計，其中所述第一和第二 感應壓敏電阻器以及所述第一和第二壓敏電阻器包括在其之間導電連 接的惠斯通電橋構造。
7.根據權利要求l所述的射流振蕩流量計，其中所述外殼包括陶 瓷、玻璃、聚合物材料、金屬和金屬合金中的至少一種。
8. —種包括射流振蕩流量計的裝置，包括 外殼；以及在所述外殼內形成的所述射流振蕩流量計，所述射流振蕩流量計 包括入口，用於接收流體；第一和第二引流通道，用於交替接收來自所述入口的所述流體； 第一噴嘴，用於接收來自所述第一引流通道的流體，並將來自所述入口的流體轉向到所述第二引流通道；第二噴嘴，用於接收來自所述第二引流通道的流體，並將來自所 述入口的流體轉向到所述第一引流通道；以及第一壓敏電阻器，所述第一壓敏電阻器位於所述第一引流通道附 近，用於檢測所述流體的運動；第一參考壓敏電阻器，所述第一參考壓敏電阻器從所述第一引流 通道有效地移除，以便於基本上不會促發所述參考壓敏電阻器的電阻； 所述第一參考壓敏電阻器耦接到用於產生所述頻率信號的所述第一感 應壓敏電阻器；以及出口，用於所述流體。
9. 根據權利要求8所述的裝置，其中所述射流振蕩流量計進一步包括第二感應壓敏電阻器，所述第二感應壓敏電阻器位於所述第二引 流通道附近，用於檢測所述流體的運動；以及第二參考壓敏電阻器，所述第二參考壓敏電阻器從所述第二引流 通道有效地移除，以便於基本上不會促發所述參考壓敏電阻器的電阻， 所述第二參考壓敏電阻器耦接到用於產生所述頻率信號的所述第二感 應壓敏電阻器。
10. 根據權利要求8所述的裝置，進一步包括 燃料處理器，用於接收來自所述射流振蕩流量計的所述流體； 燃料電池，所述燃料電池接收來自所述燃料處理器的重整氫；以及燃料泵，所述燃料泵以響應所述頻率信號確定的流量向所述射流 振蕩流量計泵送所述流體。
11. 根據權利要求8所述的裝置，其中所述第一和第二感應壓敏 電阻器以及所述第一和第二壓敏電阻器包括在其之間的導電連接的惠 斯通電橋構造。
12. 根據權利要求8所述的裝置，其中所述外殼包括陶瓷、玻璃、 聚合物材料、金屬和金屬合金中的至少一種。
13. —種射流振蕩流量計，包括 外殼，所述外殼形成入口，用於接收流體；第一和第二引流通道，用於交替接收來自所述入口的流體流量， 所述第一和第二引流通道的每一個都具有由某材料形成的壁；第一噴嘴，用於接收來自所述第一引流通道的所述流體；第二噴嘴，用於接收來自所述第二引流通道的所述流體，其中所 述第一和第二噴嘴分別將氣體蒸汽流量從所述入口交替轉向到所述第 二和第一引流通道；以及至少一個出口，用於所述氣體蒸汽；以及第一感應壓敏電阻器，所述第一感應壓敏電阻器位於與所述第一 引流通道的所述壁相對的所述材料上，用於檢測所述流體的運動。
14. 根據權利要求13所述的射流振蕩流量計，進一步包括第一參 考壓敏電阻器，所述第一參考壓敏電阻器位於所述材料上並從所述第 一引流通道有效地移除，從而材料的機械形變基本上不會促發所述第 一參考壓敏電阻器的電阻，所述第一參考壓敏電阻器耦接到用於產生 頻率信號的所述第一感應壓敏電阻器。
15. 根據權利要求13所述的射流振蕩流量計，進一步包括第二感 應壓敏電阻器，所述第二感應壓敏電阻器位於與所述第二引流通道的 所述壁相對的所述材料上，用於檢測所述流體的運動。
16. 根據權利要求15所述的射流振蕩流量計，進一步包括第二參 考壓敏電阻器，所述第二參考壓敏電阻器位於所述材料上並從所述第 二引流通道有效地移除，從而材料的機械變形基本上不會促發所述第二參考壓敏電阻器的電阻，所述第二參考壓敏電阻器耦接到用於產生 所述頻率信號的所述第二感應壓敏電阻器。
17. 根據權利要求13所述的射流振蕩流量計，進一步包括 燃料處理器，用於接收來自所述射流振蕩流量計的所述流體； 燃料電池，所述燃料電池接收來自所述燃料處理器的重整氫；以及燃料泵，所述燃料泵以響應所述頻率信號確定的流量向所述射流 振蕩流量計泵送所述流體。
18. 根據權利要求16所述的射流振蕩流量計，其中所述第一和第 二感應壓敏電阻器和所述第一和第二壓敏電阻器包括在其之間導電連 接的惠斯通電橋構造。
19. 根據權利要求1所述的射流振蕩流量計，其中所述外殼包括 陶瓷、玻璃、聚合物材料、金屬和金屬合金中的至少一種。
20. —種感應消耗流體的裝置中的流體的流率的方法，所述裝置 包括具有入口的基板、第一和第二噴嘴、耦接在所述入口和所述第一噴嘴之間的第一引流通道、耦接在所述入口和所述第二噴嘴之間的第 二引流通道、位於所述第一引流通道附近的第一感應壓敏電阻器以及 遠離所述第一感應壓敏電阻器設置的第一參考壓敏電阻器，所述方法 包括通過所述入口接收所述流體的流； 將所述流引導到所述第一引流通道中通過所述第一感應壓敏電阻器感應在所述第一引流通道中的所述流；將來自所述第一感應壓敏電阻器的第一感應信號與來自所述第一 參考壓敏電阻器的第一參考信號進行比較；從所述第一感應信號和第一參考信號產生第一輸出信號；使流體通過所述第一噴嘴；使來自所述第一噴嘴的所述流體撞擊到所述流上；使所述流轉向到所述第二引流通道；使所述流體通過所述第二噴嘴；使來自所述第二噴嘴的流體撞擊到所述流上；使所述流轉向到所述第二引流通道；重複所述感應、比較和產生步驟；以及基於所述第一輸出信號來計算所述流體的所述流率。
21.根據權利要求20的方法，進一步包括通過所述第二感應壓敏電阻器來感應在所述第二引流通道中的所 述流；將來自所述第二感應壓敏電阻器的第二感應信號與來自所述第二 參考壓敏電阻器的第二參考信號進行比較；從所述第一感應信號、所述第一參考信號、所述第二感應信號和 所述第二參考信號產生第二輸出信號；以及基於所述第一和第二輸出信號來計算所述流體的所述流率。
全文摘要
一種裝置，測量在通道(18，20)中流動的流體(21)的量。該裝置具有外殼(14)，其限定用於接收流體(21)的入口(16)，以及第一和第二引流通道(18，20)，用於交替接收來自入口(16)的流體(21)。第一噴嘴(46)用於接收來自第一引流通道(18)的流體(21)並使來自入口(16)的流體(21)轉向到第二引流通道(20)中。第二噴嘴(48)接收來自第二引流通道(20)的流體(21)，並使來自入口(16)的流體(21)交替轉向到第一引流通道(18)中。材料(56)位於第一和第二引流通道(18，20)中的至少一個之上，並且具有由流體(21)引起的壓力變化而導致變形的感應區域。
文檔編號G01F1/20GK101454645SQ200780019758
公開日2009年6月10日 申請日期2007年3月29日 優先權日2006年5月31日
發明者史蒂夫·X·戴, 史蒂芬·R·薩姆斯 申請人:摩託羅拉公司