CN106908110B - 具有旁路的流量传感模块 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种流量传感模块，其包括本体部和流量传感器。本体部包括：主流体入口；主流体出口；延伸于主流体入口和主流体出口之间的主流体通道；在主流体出口的上游的第二位置处与主流流体通道连通的旁路流体入口；在主流体入口的下游的第一位置处与主流流体通道连通的旁路流体出口，其中第一位置位于第二位置的上游；和延伸于旁路流体入口和旁路流体出口之间的旁路流体通道。流量传感器暴露于旁路流体通道，用于感应旁路通道内的流体的流量或流速得到测量值，旁路通道的流体的流量或流速与主流体通道的流量或流速相关。本发明并未在主流体通道内设置阻流部件，这样可以具有很低的压降，还可提高流量传感模块的线性度和灵敏度。

Description

具有旁路的流量传感模块

【技术领域】

本发明涉及流量传感器领域，特别涉及具有旁路的流量传感模块。

【背景技术】

流量传感器通常用于感测流过流体通道的流体(例如气体或液体)的流量。这种流量传感器通常使用在广泛的应用中，例如医疗应用、飞行控制应用、工业过程应用、燃烧控制应用、天气监测应用以及许多其他应用。由于各个应用要求不同，因此需要不同类型的流体传感器。用于ICU(重症监护室)的呼吸机的完美的传感器可能不能满足气体泄漏检测系统的要求。传统的流量计，比如热线式风速计，通常会耗费大量的能量。传统的具有旁路的MEMS流量计通常会在主流体通道内的旁路流体通道的入口和出口之间设置阻流部件，以将流体引导入旁路流体通道内，这样导致了较大的压损。

因此有必要提供一种新的具有更好的压降特性的流量传感器。

【发明内容】

本发明的目的之一在于提供一种具有旁路的流量传感模块，其具有更好的压降特性。

根据本发明的目的，本发明提供一种流量传感模块，其包括：本体部，其包括：主流体入口；主流体出口；延伸于主流体入口和主流体出口之间的主流体通道；在主流体出口的上游的第二位置处与主流流体通道连通的旁路流体入口；在主流体入口的下游的第一位置处与主流流体通道连通的旁路流体出口，其中第一位置位于第二位置的上游；和延伸于旁路流体入口和旁路流体出口之间的旁路流体通道；暴露于旁路流体通道的流量传感器，其用于感应旁路通道内的流体的流量或流速得到测量值，其中旁路通道的流体的流量或流速与主流体通道的流量或流速相关。

在一个进一步的实施例中，所述主流体入口的横截面积小于所述主流体通道的横截面积。

在一个进一步的实施例中，所述流量传感器为MEMS热式流量传感器。

在一个进一步的实施例中，所述旁路流体通道内的流体的流向与所述主流体通道内的流体流向相反。

在一个进一步的实施例中，所述主流体通道内是空的，未设置阻流部件。

与现有技术相比，本发明并未在主流体通道内设置任何形式的阻流部件，这样可以具有很低的压损，同时还可以提高流量传感模块的线性度和灵敏度。

【附图说明】

结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：

图1为本发明中的流量传感模块在一个实施例中的结构示意图；

图2为现有的流量传感模块的结构示意图；

图3为图1中的流量传感模块和图2中的流量传感模块的实验数据曲线。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供了一种流量传感模块，由于未在主流体通道内设置阻流部件，这样可以具有很低的压损，同时还可以提高流量传感模块的线性度和灵敏度。

图1为本发明中的流量传感模块100在一个实施例中的结构示意图。所述流量传感模块100包括本体部1。

所述本体部1包括主流体入口3、主流体出口8、延伸于主流体入口3和主流体出口8之间的主流体通道5、在主流体出口8的上游的第二位置P2处与主流流体通道5连通的旁路流体入口4、在主流体入口3的下游的第一位置P1处与主流流体通道5连通的旁路流体出口6以及延伸于旁路流体入口4和旁路流体出口6之间的旁路流体通道2，其中第一位置P1位于第二位置P2的上游。所述主流体通道5内是空的，未设置阻流部件。所述主流体入口3的横截面积小于所述主流体通道5的横截面积。所述流量传感模块100还包括暴露于旁路流体通道的流量传感器7。

由于主流体通道5明显大于所述主流体入口3，从所述主流体入口3冲入的流体由于动量而导致第二位置P2处的压力大于第一位置P1处的压力。压差会驱动流体通过下游的旁路流体入口4进入旁路流体通道2，之后通过旁路流体出口6再回流至主流体通道5内。旁路流体通道2内的流体的流向与主流体通道5内的流体的流向相反。流量传感器7用于感应旁路通道2内的流体的流量或流速得到测量值，其中旁路流体通道的流体的流量或流速与主流体通道的流量或流速相关，两者成函数关系，因此根据该测量值可以得到主流体通道的流量或流速。所述流量传感器7可以为MEMS热式流量传感器。

图2为现有的流量传感模块的结构示意图。如图2所示，所述流量传感模块也包括本体部21以及流量传感器27。

所述本体部21包括主流体入口、主流体出口、延伸于主流体入口和主流体出口之间的主流体通道、在主流体入口的下游与主流流体通道连通的旁路流体入口25、在主流体出口的上游处与主流流体通道连通的旁路流体出口26以及延伸于旁路流体入口25和旁路流体出口26之间的旁路流体通道22，其中旁路流体入口25位于旁路流体出口26的上游。所述主流体通道内设置有阻流部件28。流量传感器27暴露于旁路流体通道内，用于感应旁路通道22内的流体的流量或流速得到测量值，其中旁路流体通道22的流体的流量或流速与主流体通道的流量或流速相关，两者成函数关系，因此根据该测量值可以得到主流体通道的流量或流速。

图3为图1中的流量传感模块和图2中的流量传感模块的实验数据曲线，其中L1为图2中的流量传感模块的实验数据曲线，L2为图1中的流量传感模块的实验数据曲线，横坐标为通过主流体入口流入的流体的流量或流速，纵坐标为流量传感模块得到的传感信号。从图3可以看出，曲线L2的线性度明显好于曲线L1，此外，在主流体入口流入的流体的流量或流速为100时，曲线L2还未出现饱和情况，而曲线L1基本已经饱和，另外图1中的流量传感模块也明显较图2中的流量传感模块更为灵敏，线性度更好，动态测量范围更大，比如在主流体入口流入的流体的流量或流速为50slm时，曲线L1的感应信号的值为8000LSB(LeastSignificant Bit，最低有效位)左右，而曲线L2的感应信号的值则为18000LSB左右。需要注意的是，由于图1中的流量传感模块中的旁路流体通道的流体流向与主流体通道的流体流向相反，因此曲线L2显示为一个负向的曲线。

可以看出，本发明中的流量传感模块100，由于未在主流体通道内设置阻流部件，可以具有很低的压损，同时还可以提高流量传感模块的线性度、灵敏度，提高动态范围。本发明中的流量传感模块100可以被应用于需要压损较小的领域。

此外，由于流体中通常具有一些杂质，在这样的流体长时间流过如图2中的现有的如图2所示的具有阻流部件的流量传感模块时，所述杂质会逐渐积累到旁路流体通道内，久而久之会影响应用和测量精度，最终导致流体传感模块失效。而本发明中的流量传感模块由于不设置阻流部件，流体中的杂质绝大部分因为惯性会通过主流体出口直接流出，仅有非常少的杂质会通过旁路流体入口4流入旁路流体通道2，因此积累至所述旁路流体通道2的杂质的量会大大降低，这样可以增强流量传感模块的抗污染性能。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于所述具体实施方式。

Claims (2)

1.一种流量传感模块，其特征在于，其包括：

本体部，其包括：

主流体入口；

主流体出口；

延伸于主流体入口和主流体出口之间的主流体通道；

在主流体出口的上游的第二位置处与主流流体通道连通的旁路流体入口；

在主流体入口的下游的第一位置处与主流流体通道连通的旁路流体出口，其中第一位置位于第二位置的上游；和

延伸于旁路流体入口和旁路流体出口之间的旁路流体通道；

暴露于旁路流体通道的流量传感器，其用于感应旁路通道内的流体的流量或流速得到测量值，其中旁路通道的流体的流量或流速与主流体通道的流量或流速相关，

所述主流体入口的横截面积小于所述主流体通道的横截面积，

所述旁路流体通道内的流体的流向与所述主流体通道内的流体流向相反，

所述主流体通道内是空的，未设置阻流部件。

2.根据权利要求1所述的流量传感模块，其特征在于，

所述流量传感器为MEMS热式流量传感器。