一种活塞式气体流量计的制作方法

1.本实用新型涉及气体流量检测技术领域，尤其涉及一种活塞式气体流量计。

背景技术：

2.当前在气体小流量测量方面主要使用的方式为皂膜流量计及被动式活塞流量计,此两种流量计在测量时需要测量周期，无法实现实时测量。若增加普通位移传感器可以实现实时测量，但是成本比较高，结构较复杂，实现较为困难。孔板流量计可以实现实时测量，但是无法保证测量精度。
3.本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本技术背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

技术实现要素：

4.针对背景技术中指出的问题，本实用新型提出一种活塞式气体流量计，可实现实时流量测量和平均流量测量，同时保证测量精度，成本低。
5.为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：
6.本实用新型提供一种活塞式气体流量计，包括：
7.活塞筒，其一端设有进气口，另一端设有出气口，所述活塞筒透明；
8.活塞，其设于所述活塞筒内；
9.红外检测组，其具有至少两个、且沿所述活塞筒的高度方向上下布置，每个所述红外检测组包括红外发射管和红外接收管，所述红外接收管用于接收所述红外发射管发出的红外光，所述红外发射管和所述红外接收管相对地设于所述活塞筒的外周侧；
10.两个电容极板，设于所述活塞筒的外周侧，两个所述电容极板沿所述活塞筒的高度方向上下紧邻设置。
11.本技术一些实施例中，所述红外检测组具有两个，两个所述电容极板设于两个所述红外检测组之间。
12.本技术一些实施例中，所述电容极板粘贴至所述活塞筒的外周侧。
13.本技术一些实施例中，所述红外检测组具有至少三个，多个所述红外光检测组沿所述活塞筒的高度方向间隔布置，相邻两个所述红外检测组之间的距离不相同，不同距离的相邻两个所述红外检测组用于不同流量下的气体流量检测。
14.本技术一些实施例中，所述红外光检测组具有三个，分别为第一红外检测组、第二红外检测组以及第三红外检测组，所述第二红外检测组设于所述第一红外检测组和所述第三红外检测组之间，所述第一红外检测组靠近所述活塞筒的进气口设置，所述第三红外检测组靠近所述活塞筒的出气口设置，所述第一红外检测组与所述第二红外检测组之间的距离l1小于所述第二红外检测组与所述第三红外检测组之间的距离l2。
15.本技术一些实施例中，所述活塞筒的进气管路上设有过滤器、管路压力传感器、管路温度传感器。
16.本技术一些实施例中，所述活塞筒的进气口与出气口之间设置旁通支路，沿气体流动方向，所述旁通支路接入所述过滤器的下游，所述旁通支路上设有控制阀，所述控制阀用于控制所述旁通支路的通断。
17.本技术一些实施例中，所述流量计还包括显示屏，用于显示测得的气体流量数据。
18.本技术一些实施例中，所述流量计还包括控制器、大气压传感器、环境温度传感器。
19.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：
20.本技术所公开的活塞式气体流量计通过两个电容极板和红外检测组同时进行测量，实时测量活塞位移，实现小流量的实时测量，缩短了检测周期，提高了检测效率，减小测量误差。
21.采用差动式电容测量可以提高测量精度与灵敏度、改善非线性及克服电源电压、环境温度对测量精度的影响。
22.在测试中可以实现标况1-20ml/min流量段的实时测量，精度达到1%，无需像传统的活塞式流量计与皂膜流量计一样在测量小流量时存在测量周期，大大提高了测量效率。
23.结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为根据实施例的活塞式气体流量计的结构示意图一；
26.图2为根据实施例的活塞式气体流量计的结构示意图二；
27.附图标记：
28.100-活塞筒；
29.200-活塞；
30.310-红外发射管，320-红外接收管，330-第一红外检测组，340-第二红外检测组，350-第三红外检测组；
31.410-管路压力传感器，420-管路温度传感器，430-大气压力传感器，440-环境温度传感器；
32.510-控制阀，520-过滤器，530-控制器，540-显示屏；
33.600-旁通支路；
34.710-第一电容极板，720-第二电容极板。
具体实施方式
35.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本技术保护的范围。
36.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
37.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
38.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
41.本实施例公开一种活塞式气体流量计，参照图1，其主要包括活塞筒100、活塞200、电容极板、红外检测组、控制器530等组成，电容极板、红外检测组均与控制器530通信连接。
42.活塞筒100为圆柱型中空筒状结构，活塞筒100为透明，活塞筒100可以由透明玻璃制成。
43.活塞筒100的内部设有活塞200，活塞200在气体推动作用下可以沿活塞筒100运动。
44.红外检测组具有至少两个，多个红外检测组沿活塞筒100的高度方向上下布置，每个红外检测组包括红外发射管310和红外接收管320，红外接收管320用于接收红外发射管310发出的红外光，红外发射管310和红外接收管320相对地设于活塞筒100的外周侧。
45.红外发射管310经过调制后发射指定频率的红外光，由于活塞筒100透明，红外发射管310发出的红外光将穿过活塞筒100，被另一侧的红外接收管320接收。红外接收管320只能够接收指定频率的红外光，以防止环境光的干扰。
46.当活塞200在活塞筒100内运动，但是没有经过红外检测组时，红外接收管320有信
号接收；当活塞200经过红外检测组时，红外接收管320无信号接收，通过此信号判断活塞200的位置信号。
47.参照图1，相邻两个红外检测组分别记为第一红外检测组330和第二红外检测组340，两个红外检测组之间的距离记为l，l是个定值，活塞筒100的内径d也是个定值，那么活塞200在经过第一红外检测组330和第二红外检测组340时，气体的体积
△
v1=π(d/2)2l，时间为
△
t1，则根据公式流量q
平均
=
△
v1/
△
t1就可以得到活塞200在经过第一红外检测组330和第二红外检测组340之间的平均气体流量。
48.两个电容极板设于活塞筒100的外周侧，两个电容极板沿活塞筒100的高度方向上下紧邻设置，形成差动电容传感器。两个电容极板分别与控制器530连接。活塞200与两个电容极板分别形成两组变介质电容传感器。两个电容极板分别记为第一电容极板710、第二电容极板720。
49.当活塞200向上运动时，活塞200在单位时间
△
t2内驶出第一电容极板710、进入第二电容极板720，或者在刚进入第一电容极板710，或者在驶出第二电容极板720时，此时两组电容传感器内的介质发生改变，从而导致容值发生变化，控制器530可以通过对第一电容极板710、第二电容极板720的电容进行测量，即可得出活塞200的相对位移
△
x，则此时间段内气体体积
△
v2=π(d/2)2×△
x，根据公式流量q
实时
=
△
v2/
△
t2就可以得到实时气体流量。特别是在活塞200驶出第一电容极板710、进入第二电容极板720时，二者之间形成差动式，检测精度更高。
50.本流量计通过两个电容极板和红外检测组同时进行测量，实时测量活塞位移，实现小流量的实时测量，缩短了检测周期，提高了检测效率，减小测量误差。
51.采用差动式电容测量可以提高测量精度与灵敏度、改善非线性及克服电源电压、环境温度对测量精度的影响。
52.在测试中可以实现标况1-20ml/min流量段的实时测量，精度达到1%。无需像传统的活塞式流量计与皂膜流量计一样在测量小流量时存在测量周期，大大提高了测量效率。
53.本技术一些实施例中，参照图1，红外检测组具有两个，两个电容极板设于两个红外检测组之间，这样活塞200在向上运动至第二红外检测组340时，在完成平均流量测量的同时，活塞200也同时经过了第一电容极板710和第二电容极板720，同步完成实时流量的测量。
54.本技术一些实施例中，电容极板通过铜箔或铝箔等材质粘贴至活塞筒100的外周侧，结构可靠。
55.本技术一些实施例中，参照图2，红外检测组具有至少三个，多个红外光检测组沿活塞筒100的高度方向间隔布置，相邻两个红外检测组之间的距离不相同，不同距离的相邻两个红外检测组用于不同流量下的气体流量检测。
56.在进行大流量测量时，可以采用相邻两个红外检测组距离较远的一组进行测量，这是因为气体流量大，活塞200的运动速度较快，采用长距离的两个红外检测组进行测量可以减小由于时间测量、检测波动引起的误差。
57.在进行小流量测量时，可以采用相邻两个红外光检测组距离较近的一组进行测量，这是因为气体流量小，活塞200的运动速度较慢，若采用长距离的一组红外检测组进行测量会增长检测时间、减低检测效率，所以采用短距离的一组红外光检测组进行测量，可以
减少检测时间、提高检测效率、减小测量过程中的误差引进。
58.该活塞式流量计使用多组红外检测组实现宽量程流量测量，使用多段测量的方式，流量大时采用相距较远的相邻两个红外检测组进行检测，提高检测精度，流量小时采用相距较近的相邻两个红外检测组进行检测，减小测量误差，缩短检测时间，提高检测效率。
59.本技术一些实施例中，红外检测组具有三个，分别为第一红外检测组330、第二红外检测组340以及第三红外检测组350，第二红外检测组340设于第一红外检测组330和第三红外检测组350之间，第一红外检测组330靠近活塞筒100的进气口设置，第三红外检测组350靠近活塞筒100的出气口设置，第一红外检测组330与第二红外检测组340之间的距离l1小于第二红外检测组340与第三红外检测组350之间的距离l2。
60.进行大流量测量时，使用第二红外检测组340和第三红外检测组350进行测量，第二红外检测组340下面的距离为活塞200上升的稳定期。
61.进行小流量测量时，使用第一红外检测组330和第二红外检测组340进行测量。
62.本技术一些实施例中，可以通过a口向流量计内进气，也可以通过b口向流量计内抽气，可分别测量进气流量与抽气流量。
63.本技术一些实施例中，活塞筒100的进气管路上设有管路压力传感器410和管路温度传感器420，该流量计还包括大气压传感器430和环境温度传感器440，当第一测量周期完成后，控制器530可以通过管路压力传感器410、管路温度传感器420、大气压传感器430、环境温度传感器440进行不同状态下的流量折算。
64.活塞筒100的进气管路上设有过滤器520，用于过滤气体中的杂质。
65.本技术一些实施例中，活塞筒100的进气口与出气口之间设置旁通支路600，沿气体流动方向，旁通支路600接入过滤器520的下游，旁通支路600上设有控制阀510，控制阀510用于控制旁通支路600的通断，控制阀510可以为电磁阀。
66.流量计工作时，控制阀510关闭，气体由a口进入，b口排出，在此过程中活塞200上下侧存在压力差，带动活塞200向上运动，分别通过多个红外检测组和电容极板，在此过程中完成平均流量和实时流量的检测，当活塞200经过最后一个红外光检测组后控制阀510开启，此时气体经旁通支路630排出，活塞200上下侧压力差消失，活塞200降落复位，控制阀510关闭，为下一次流量检测做准备。
67.本技术一些实施例中，该流量计还包括显示屏540，用于显示测得的气体流量数据，用于使用。
68.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
69.以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种活塞式气体流量计，其特征在于，包括：活塞筒；活塞，其设于所述活塞筒内；红外检测组，其具有至少两个、且沿所述活塞筒的高度方向上下布置，每个所述红外检测组包括红外发射管和红外接收管，所述红外接收管用于接收所述红外发射管发出的红外光，所述红外发射管和所述红外接收管相对地设于所述活塞筒的外周侧；两个电容极板，设于所述活塞筒的外周侧，两个所述电容极板沿所述活塞筒的高度方向上下紧邻设置。2.根据权利要求1所述的活塞式气体流量计，其特征在于，所述红外检测组具有两个，两个所述电容极板设于两个所述红外检测组之间。3.根据权利要求1所述的活塞式气体流量计，其特征在于，所述电容极板粘贴至所述活塞筒的外周侧。4.根据权利要求1所述的活塞式气体流量计，其特征在于，所述红外检测组具有至少三个，多个所述红外检测组沿所述活塞筒的高度方向间隔布置，相邻两个所述红外检测组之间的距离不相同，不同距离的相邻两个所述红外检测组用于不同流量下的气体流量检测。5.根据权利要求4所述的活塞式气体流量计，其特征在于，所述红外光检测组具有三个，分别为第一红外检测组、第二红外检测组以及第三红外检测组，所述第二红外检测组设于所述第一红外检测组和所述第三红外检测组之间，所述第一红外检测组靠近所述活塞筒的进气口设置，所述第三红外检测组靠近所述活塞筒的出气口设置，所述第一红外检测组与所述第二红外检测组之间的距离l1小于所述第二红外检测组与所述第三红外检测组之间的距离l2。6.根据权利要求1至5中任一项所述的活塞式气体流量计，其特征在于，所述活塞筒的进气管路上设有过滤器、管路压力传感器、管路温度传感器。7.根据权利要求6所述的活塞式气体流量计，其特征在于，所述活塞筒的进气口与出气口之间设置旁通支路，沿气体流动方向，所述旁通支路接入所述过滤器的下游，所述旁通支路上设有控制阀，所述控制阀用于控制所述旁通支路的通断。8.根据权利要求1至5中任一项所述的活塞式气体流量计，其特征在于，所述流量计还包括显示屏，用于显示测得的气体流量数据。9.根据权利要求1至5中任一项所述的活塞式气体流量计，其特征在于，所述流量计还包括控制器、大气压传感器、环境温度传感器。

技术总结

本实用新型公开了一种活塞式气体流量计，活塞筒内设有活塞，在活塞筒的外周侧，沿其高度方向间隔设置至少两个红外检测组，每个红外检测组包括红外发射管和红外接收管，红外接收管用于接收红外发射管发出的红外光，红外发射管和红外接收管相对地设于活塞筒的外周侧，活塞筒的外周侧上还设有两个上下紧邻的电容极板。通过红外检测组实现平均流量测量，通过电容极板实现实时流量测量。该流量计实现实时流量测量和平均流量测量，同时保证测量精度，成本低。本低。本低。