一種基于出口壓力的高壓空氣質量流量計的制作方法
1.本發明涉及高壓空氣質量流量計領域，具體地說是一種基于出口壓力的高壓空氣質量流量計。
背景技術：
2.高壓空氣質量流量的精準測量，是一個行業難題，與低壓低速氣體、水介質等相比，高壓空氣在流動過程中存在劇烈的膨脹，導致其密度不恒定，基于介質密度恒定前提研制的各類流量計，如渦輪流量計、渦街流量計、羅茨流量計、熱敏感溫式流量計等都無法用于高壓空氣質量流量測量的場合。
3.當前商用的高壓空氣質量流量計，均基于科氏力原理，如德國的rheonik公司的rhm 30型空氣質量流量計、北京首科實華自動化設備有限公司的dmf型質量流量計等，其測量原理是通過對高壓空氣流過特定管道時產生的科里奧利力進行測量和轉換，推算出高壓空氣的質量流量。基于該原理設計的質量流量計，其特點是需要兩根用于產生科氏力的網球拍裝環形管道，環形管路的尺寸為被測管路通徑的100～400倍，這種類型的質量流量計，一般需要占用較大的空間，導致其整體尺寸和重量過大，主要用在實驗室等對空間要求不敏感的場合，不適合船舶水艙高壓吹除管路使用。這類傳感器采用力學方法進行測量，對外界的振動、沖擊較為敏感，也不滿足船舶環境使用。此外，為規避環境中振動沖擊對測量結果造成的影響，這類傳感器需要對測量數據進行時均處理，導致在實際使用中測量的質量流量存在1～2s的延時，無法滿足持續時間只有幾秒鐘的高壓吹除過程精準閉環控制需求。
技術實現要素：
4.本發明的目的就是為了克服前述現有技術的不足之處，為解決高壓空氣質量流量計小型化、抗沖擊、快速響應等問題，為高壓空氣質量流量計上船應用創造條件，本發明提出一種基于出口壓力的空氣質量流量計，能夠適應高壓氣體密度、溫度劇烈變化的使用場合，具有體積小，精度高，安裝方便，測量信號穩定，信號延時少等優點，特別是用于短時、大流量的高壓空氣流動的實時在線測量，如高壓吹除。
5.本發明的發明目的是通過下述技術方案實現的。
6.一種基于出口壓力的高壓空氣質量流量計，包括高壓空氣瓶末端接頭，溫度傳感器，出口測量接管，出口壓力傳感器，采樣板卡，計算處理板卡，所述溫度傳感器安裝在高壓空氣瓶末端接頭上，可以測量高壓空氣瓶內的空氣溫度，所述高壓空氣瓶末端接頭與被測對象相連，所述出口測量接管安裝在被測對象(即高壓空氣系統用戶)的出口，所述出口壓力傳感器安裝在出口測量接管的最末端，測量出口截面的靜壓力。所述采樣板卡的輸入端與溫度傳感器和出口壓力傳感器相連，所述采樣板卡的輸出端與計算處理板卡相連，該流量計在高壓空氣系統向用戶供氣時，利用測量得到的空氣溫度和出口壓力，計算得出空氣質量流量。
7.在上述技術方案中，所述計算處理板卡與顯示屏幕、存儲與輸出模塊相連。所述溫
度傳感器和出口壓力傳感器測量的數據經采集板卡獲取后，發送給計算處理板卡進行計算處理，計算處理板卡將計算結果實時顯示在顯示屏幕上，并發送給存儲與輸出模塊，存儲與輸出模塊設有可供u盤讀取數據的usb接口，以及與其他設備進行在線通訊的can接口。
8.在上述技術方案中，所述計算處理板卡采用以下步驟進行計算：
9.s1，根據出口測量接管的通徑d，單位為m，計算出流通面積a，單位為m2，計算公式為a＝π
×
d2/4；
10.s2，通過溫度傳感器測量高壓空氣的初始溫度t0，單位為k，據此計算出高壓吹除時管路出口位置的空氣溫度t1，單位為k，計算公式為t1＝t0/1.2；
11.s3，通過出口壓力傳感器測量得到出口的初始靜壓力p0，單位為mpa，并測量高壓吹除時管路出口位置的空氣靜壓力p1，單位為mpa；
12.s4，通過空氣溫度t1和空氣靜壓力p1，查表通過插值法得出空氣的密度r；
13.s5，根據出口位置的空氣溫度t1，計算出口空氣速度v，v＝20.045t
10.5
；
14.s6，根據出口的截面積a，空氣速度v和空氣密度r，計算出空氣的質量流量q，q＝a
×v×
r。
15.本發明基于出口壓力的空氣質量流量計，使得高壓空氣質量流量計的工作原理發生根源性的變化，不僅能夠測量密度劇烈變化的大流量高壓空氣流動，還能規避科氏力方法對測量管路結構的特殊要求，使得高壓空氣質量流量計結構簡化，體積和重量大幅降低，可以用于船舶水艙高壓吹除管路等對空間敏感的測量場合，尤其是具有多個出口的應用場合。
附圖說明
16.圖1為本發明基于出口壓力的高壓空氣質量流量計的實施例示意圖。
具體實施方式
17.為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方案僅用以解釋發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。
18.如圖1所示，本發明實施例提供一種基于出口壓力的高壓空氣質量流量計，包括高壓空氣瓶末端接頭1，溫度傳感器2，出口測量接管3，出口壓力傳感器4，采樣板卡5，計算處理板卡6，顯示屏幕7，存儲與輸出模塊8，所述溫度傳感器2安裝在高壓空氣瓶末端接頭1上，可以測量高壓空氣瓶內的空氣初始溫度，所述高壓空氣瓶末端接頭1與高壓空氣用戶設備相連，所述出口測量接管3安裝在被測對象(即高壓空氣系統用戶)的出口，所述出口壓力傳感器4安裝在出口測量接管3的最末端，測量出口截面的靜壓力，所述采樣板卡5的輸入端與溫度傳感器2和出口壓力傳感器4相連，所述采樣板卡5的輸出端與計算處理板卡6相連，該流量計在高壓空氣系統向用戶供氣時，利用測量得到的空氣溫度和出口壓力，計算得出空氣質量流量。
19.所述計算處理板卡6與顯示屏幕7、存儲與輸出模塊8相連。所述溫度傳感器2和出口壓力傳感器4測量的數據經采集板卡5獲取后，發送給計算處理板卡6進行計算處理，計算
處理板卡6將計算結果實時顯示在顯示屏幕7上，并發送給存儲與輸出模塊8，存儲與輸出模塊8設有可供u盤讀取數據的usb接口，以及與其他設備進行在線通訊的can接口。
20.在上述實施例中，所述出口測量接管3是無縫不銹鋼管，內部光潔無焊縫。
21.在上述實施例中，所述溫度傳感器的響應時間可大于1s，測量范圍為-50℃～50℃，分辨率為0.1℃。
22.在上述實施例中，所述壓力傳感器的響應時間小于0.1ms，測量范圍為0.1mpa～20mpa。
23.在上述實施例中，所述采樣板卡的采集頻率不低于1000hz。
24.在上述實施例中，所述計算處理板卡6采用以下步驟進行計算：
25.s1，根據出口測量接管3的通徑d，單位為m，計算出流通面積a，單位為m2，計算公式為a＝π
×
d2/4；
26.s2，通過溫度傳感器2測量高壓空氣的初始溫度t0，單位為k，據此計算出高壓吹除時管路出口位置的空氣溫度t1，單位為k，計算公式為t1＝t0/1.2；
27.s3，通過出口壓力傳感器4測量得到出口的初始靜壓力p0，單位為mpa，并測量高壓吹除時管路出口位置的空氣靜壓力p1，單位為mpa；
28.s4，通過空氣溫度t1和空氣靜壓力p1，查表通過插值法得出空氣的密度r；
29.s5，根據出口位置的空氣溫度t1，計算出口空氣速度v，v＝20.045t
10.5
；
30.s6，根據出口的截面積a，空氣速度v和空氣密度r，計算出空氣的質量流量q，q＝a
×v×
r。
31.本說明書中未作詳細描述的內容，屬于本專業技術人員公知的現有技術。
32.本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進，均應包含在本發明的保護范圍之內。
