專利名稱：一種射流質(zhì)量流量測量方法及測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量方法，尤其涉及一種射流質(zhì)量流量測量方法及測量裝置，屬于流體測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的射流流量計大同小異，都是以射流振蕩元件為核心部分，射流的康達(dá)效應(yīng)和反饋回路誘使流體振蕩，通過采集振蕩信號，進(jìn)行流量測量。現(xiàn)有射流流量測量的原理是將待測流體通過如圖1所示的射流振蕩元件，流體由射流噴嘴進(jìn)入，形成主射流，由于射流的局部不穩(wěn)定性，使其兩側(cè)的壓力不均衡，主射流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生附壁效應(yīng)，依附于其中一側(cè)壁，由于主流體在偏轉(zhuǎn)一側(cè)的滯止作用，在連接該側(cè)壁的反饋通道內(nèi)形成高壓區(qū)(相對于另外一通道的壓力)，反饋通道高壓區(qū)作用于主射流，使其向另一側(cè)壁偏轉(zhuǎn)，如此形成周期振蕩。使用過程中，通過在反饋通道或者出入口附近設(shè)置熱敏、力敏、光纖等檢測元件，檢測得到射流的振蕩頻率，再依據(jù)射流的工況流量與振蕩頻率的正比關(guān)系，
q =Of ，
式中，q表示射流的工況流量；C為比例系數(shù)，由標(biāo)定所得；f表示射流的振蕩頻率； 即可計算出射流的工況流量。更詳細(xì)的內(nèi)容可參考蔡武昌等編寫的《新型流量檢測儀表》(蔡武昌，應(yīng)啟嘎.新型流量檢測儀表.第一版.北京化學(xué)工業(yè)出版社，2006，115-116 頁)。如果要獲得質(zhì)量流量或標(biāo)況流量，還需要測量壓力和溫度補(bǔ)償?shù)玫?。其結(jié)構(gòu)和測量方式使之存在共同的優(yōu)點無可動部件，壽命長，溫度、粘度影響小， 易于小流量測量等。目前，國內(nèi)外已有許多射流流量計產(chǎn)品問世，涉及其結(jié)構(gòu)和性能的研究也越來越多，有通過實驗來優(yōu)化射流元件設(shè)計的，有拓展其測量量程比的，有降低其測量下限的，還有把射流流量計和差壓式流量計結(jié)合進(jìn)行深井石油測量的。即使如此，射流流量計仍舊存在明顯的缺點如其直接測得結(jié)果只能是工況體積流量，需經(jīng)過溫壓補(bǔ)償轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流量或標(biāo)況體積流量，以至于增加了成本也增加了誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有射流測量方法不能直接得到質(zhì)量流量，或需經(jīng)過溫壓補(bǔ)償轉(zhuǎn)換方可獲得質(zhì)量流量的不足，提供一種射流質(zhì)量流量測量方法及
測量裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種射流質(zhì)量流量測量方法，使射流通過射流振蕩元件，產(chǎn)生振蕩射流，通過測量振蕩射流的參數(shù)，得到射流的質(zhì)量流量，具體包括以下步驟 步驟A、使射流通過射流振蕩元件，產(chǎn)生振蕩射流； 步驟B、測量射流振蕩元件的射流噴嘴和射流出口的差壓； 步驟C、根據(jù)下式計算射流的質(zhì)量流量 Q =K* (DP/f)，式中，Q表示射流的質(zhì)量流量；DP表示射流振蕩元件的射流噴嘴和射流出口的差壓平均值；f表示射流的振蕩頻率；K為比例系數(shù)，對于特定的射流振蕩元件，其為定值，根據(jù)實驗預(yù)先標(biāo)定得到。優(yōu)選地，所述射流振蕩元件的射流噴嘴和射流出口的差壓使用差壓傳感器測量。進(jìn)一步地，所述射流的振蕩頻率通過以下方法得到動態(tài)記錄下所述差壓隨時間的變化數(shù)值，應(yīng)用快速傅里葉變換把時域信號轉(zhuǎn)化成頻域信號，得到振蕩頻率。利用已測量得到的射流噴嘴和射流出口的差壓，通過計算得到射流的振蕩頻率，不需要設(shè)置單獨的振蕩頻率測量部件，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明思路，可得到如下的射流質(zhì)量流量測量裝置
一種射流質(zhì)量流量測量裝置，包括用于使待測射流產(chǎn)生振蕩的射流振蕩元件，所述射流振蕩元件包括射流噴嘴、射流出口和射流反饋通道，其特征在于，該測量裝置還包括差壓傳感器，以及與差壓傳感器的輸出端信號連接的計算單元；差壓傳感器的兩個輸入端分別與射流振蕩元件的射流噴嘴、射流出口連接；所述計算單元根據(jù)差壓傳感器輸出的差壓，根據(jù)下式計算射流的質(zhì)量流量 Q =K* (DP/f)，
式中，Q表示射流的質(zhì)量流量；DP表示差壓傳感器輸出的差壓的平均值；f表示射流的振蕩頻率，通過以下方法得到動態(tài)記錄所述差壓傳感器的輸出數(shù)值，應(yīng)用快速傅里葉變換把時域信號轉(zhuǎn)化成頻域信號，得到振蕩頻率；K為比例系數(shù)。進(jìn)一步地，所述射流振蕩元件的射流噴嘴、射流出口各與一法蘭密閉連接，用于連接待測射流管路。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不需要進(jìn)行溫差補(bǔ)償即可直接得到射流的質(zhì)量流量，測量裝置的結(jié)構(gòu)更簡單，成本更低，測量誤差更小。


圖1為現(xiàn)有射流流量計的測量原理示意圖2為具體實施方式
中所述本發(fā)明的射流質(zhì)量流量測量裝置的裝配圖； 圖3為具體實施方式
中所述本發(fā)明的射流質(zhì)量流量測量裝置的主試圖； 圖4為具體實施方式
中所述本發(fā)明的射流質(zhì)量流量測量裝置的俯視圖； 圖5為具體實施方式
中所述本發(fā)明的射流質(zhì)量流量測量裝置的爆炸圖； 圖2-5中各標(biāo)號的含義如下
1為法蘭，2為入口管道，3為上升管道，4為射流振蕩元件，5為蓋板，6為高壓取壓孔， 7為動低壓取壓孔，8為下降管道，9為出口管道，10為射流振蕩元件4的射流附壁，11為射流振蕩元件4的射流反饋回路，12為射流振蕩元件4的射流噴嘴。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明
本發(fā)明的射流質(zhì)量流量測量裝置的一個實施例如圖1、圖2、圖3和圖4所示，它包括 法蘭1、入口管道2、上升管道3、射流振蕩元件4、蓋板5、高壓取壓孔6、動低壓取壓孔7、下降管道8、出口管道9，以及差壓傳感器及與差壓傳感器信號連接的計算單元(兩者在圖中
4均未示出)，其中射流振蕩元件4包括射流附壁10、射流反饋回路11、射流噴嘴12，以及射流出口。法蘭1與入口管道2焊接，出口管道9與另一法蘭1焊接；上升管道3的下端焊接入口管道2，上端與射流振蕩元件4焊接連接；下降管道8的上端焊接射流振蕩元件4，下端焊接出口管道9 ；蓋板5蓋在射流振蕩元件4之上并通過螺栓與之固連；蓋板5上設(shè)置有與射流振蕩元件4的射流噴嘴12處連通的高壓取壓孔6，以及與射流振蕩元件4的出口處連通的低壓取壓孔7 ；差壓傳感器的兩個輸入端分別與高壓取壓孔6、低壓取壓孔7密閉連接。當(dāng)進(jìn)行流量測量時，將上述測量裝置通過法蘭1與待測流體的流動管路連接，流體從入口管道2進(jìn)入，經(jīng)上升管道3進(jìn)入射流振蕩元件4，由于康達(dá)效應(yīng)使射流噴嘴12出來的主體射流偏向射流附壁10的一邊，主射流經(jīng)射流振蕩元件4的出口流出，而一小部分射流經(jīng)同側(cè)的射流反饋回路11返回至射流噴嘴12處，推動主射流偏向另外一側(cè)的附壁10，一小部分射流再經(jīng)另外一側(cè)的射流反饋回路11至射流噴嘴12處；如此不斷循環(huán)，形成腔體振蕩。差壓傳感器通過高壓取壓孔6、低壓取壓孔7對射流振蕩元件4的射流噴嘴12、射流出口之間的差壓進(jìn)行實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳輸至計算單元，計算單元根據(jù)下式計算并顯示輸出射流的質(zhì)量流量
Q =K* (DP/f)，
式中，Q表示射流的質(zhì)量流量；DP表示差壓傳感器輸出的差壓的平均值；f表示射流的振蕩頻率，通過以下方法得到動態(tài)記錄所述差壓傳感器的輸出數(shù)值，應(yīng)用快速傅里葉變換把時域信號轉(zhuǎn)化成頻域信號，得到振蕩頻率；K為比例系數(shù)，對于特定的射流振蕩元件，其為定值，根據(jù)實驗預(yù)先標(biāo)定得到。為使公眾便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對本發(fā)明的測量原理進(jìn)行詳細(xì)說明 經(jīng)理論研究和實驗證明，由射流的康達(dá)效應(yīng)和反饋回路誘使的腔體振蕩的頻率f與射
流噴嘴處的流速ν成正比，公式如下
V = kl* f(1)
其中，kl為比例系數(shù)；振蕩頻率f可采用現(xiàn)有的在反饋通道或者出入口附近設(shè)置熱敏、 力敏、光纖等檢測元件進(jìn)行測量得到，而本發(fā)明為了簡化結(jié)構(gòu)，利用對動態(tài)差壓信號做傅里葉變換的方法得到，具體為動態(tài)記錄所述差壓傳感器的輸出數(shù)值，應(yīng)用快速傅里葉變換把時域信號轉(zhuǎn)化成頻域信號，得到振蕩頻率。此為現(xiàn)有技術(shù)，更詳細(xì)信息可參考文獻(xiàn)(何振亞著，數(shù)字信號處理的理論與應(yīng)用，北京人民郵電出版社，北京，1983)
而動態(tài)差壓的平均值DP與射流噴嘴處的動壓頭P ν2成正比，公式如下 P v2=k2*DP(2)
其中，k2為比例系數(shù)；P為流體密度； 由公式(1)和公式(2)可以得到公式(3)如下 P v=(k2/kl)*(DP/f)(3)
設(shè)噴嘴處管道面積為A，流體的質(zhì)量流量為Q，令k2/kl的值為K，則有公式(4) Q= P v*A=K*(DP/f)(4)
對于特定的射流振蕩元件，比例系數(shù)K為定值，可根據(jù)實驗預(yù)先標(biāo)定得到。
權(quán)利要求
1.一種射流質(zhì)量流量測量方法，使射流通過射流振蕩元件，產(chǎn)生振蕩射流，通過測量振蕩射流的參數(shù)，得到射流的質(zhì)量流量，其特征在于，具體包括以下步驟步驟A、使射流通過射流振蕩元件，產(chǎn)生振蕩射流；步驟B、測量射流振蕩元件的射流噴嘴和射流出口的差壓；步驟C、根據(jù)下式計算射流的質(zhì)量流量Q =K* (DP/f)，式中，Q表示射流的質(zhì)量流量；DP表示射流振蕩元件的射流噴嘴、射流出口的差壓平均值；f表示射流的振蕩頻率；K為比例系數(shù)，對于特定的射流振蕩元件，其為定值，根據(jù)實驗預(yù)先標(biāo)定得到。
2.如權(quán)利要求1所述射流質(zhì)量流量測量方法，其特征在于，所述射流振蕩元件的射流噴嘴、射流出口的差壓使用差壓傳感器測量。
3.如權(quán)利要求1或2所述射流質(zhì)量流量測量方法，其特征在于，所述射流的振蕩頻率通過以下方法得到動態(tài)記錄下所述差壓隨時間的變化數(shù)值，應(yīng)用快速傅里葉變換把時域信號轉(zhuǎn)化成頻域信號，得到振蕩頻率。
4.一種射流質(zhì)量流量測量裝置，包括用于使待測射流產(chǎn)生振蕩的射流振蕩元件，所述射流振蕩元件包括射流噴嘴、射流出口和射流反饋通道，其特征在于，該測量裝置還包括差壓傳感器，以及與差壓傳感器的輸出端信號連接的計算單元；差壓傳感器的兩個輸入端分別與射流振蕩元件的射流噴嘴、射流出口連接；所述計算單元根據(jù)差壓傳感器輸出的差壓， 利用下式計算射流的質(zhì)量流量Q =K* (DP/f)，式中，Q表示射流的質(zhì)量流量；DP表示差壓傳感器輸出的差壓的平均值；f表示射流的振蕩頻率，通過以下方法得到動態(tài)記錄所述差壓傳感器的輸出數(shù)值，應(yīng)用快速傅里葉變換把時域信號轉(zhuǎn)化成頻域信號，得到振蕩頻率；K為比例系數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述射流質(zhì)量流量測量裝置，其特征在于，所述射流振蕩元件的射流噴嘴、射流出口各與一法蘭密閉連接，用于連接待測射流管路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種射流質(zhì)量流量測量方法，屬于流體測量技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的測量方法利用射流振蕩元件噴嘴處的質(zhì)量流量，與射流噴嘴、射流出口之間差壓的平均值和射流振蕩頻率的比值之間成正比的關(guān)系，可直接測量得到質(zhì)量流量。本發(fā)明還公開了一種射流質(zhì)量流量測量裝置，利用差壓傳感器實時測量射流噴嘴、射流出口之間差壓，然后通過計算得到射流質(zhì)量流量。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不需要進(jìn)行溫差補(bǔ)償即可直接得到射流的質(zhì)量流量，測量裝置的結(jié)構(gòu)更簡單，成本更低，測量誤差更小。
文檔編號G01F1/88GK102364308SQ20111031443
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者李鵬, 白亞磊, 鐘偉 申請人:南京航空航天大學(xué)