b是安裝連接部件。
[0040] 其中防護網架4分為:4a是盆形防護骨架,4b壓緊圈,4c是防護網罩。
[0041] 附圖字母代號說明:E1是被檢測的流體環(huán)境,E2是非被檢測的流體環(huán)境,Fa是流 體運動產生的推力,Fb是流體介質對推力感應裝置1的浮力,Fc是推力感應裝置1的重力, Fd是非被檢測的流體環(huán)境的壓力,Fal是風作用在實驗物體前方表面上的力,Fa2是風作用 在實驗物體上表面上的力,Fa3是風作用在實驗物體下表面上的力,Fy是風對實驗物體產 生的舉升力,M是實驗物體的外表面或差壓環(huán)境E1與E2的分隔界面,T1~T3是帶環(huán)波紋 形柔性邊的流體推力傳感器1~3, V是風在其運動方向上的速度即風速。
【具體實施方式】
[0042] 見圖1-圖6, 一種流體推力傳感器,本實用新型特征是,由推力感應裝置1、設置在 推力感應裝置1上部的推力檢測信號處理器2、設在推力檢測信號處理器2頂部的殼體3、 罩在推力感應裝置1及推力檢測信號處理器2下部的防護網架4四大部件構成;其結構為:
[0043] 推力感應裝置1由橫向設置的推力感應板la、垂直連接在推力感應板la上并與推 力檢測信號處理器2相連接的推力傳遞桿lb組成;其中,推力感應板la的兩個工作面的面 積均分別大于推力傳遞桿lb的徑向面積;
[0044] 推力檢測信號處理器2由設在下部的推力檢測體2a、中部的信號放大電路2b、上 部的ADC模數轉換器2c等電器組件組成;
[0045] 殼體3由容器形封裝外殼3a和安裝連接部件3b組成;
[0046] 防護網架4由上部的盆形防護骨架4a、底部的防護網罩4c組成;
[0047] 本實用新型在位于推力感應板la的外緣設置有環(huán)形波紋柔性邊lc,采用壓緊環(huán) 4b壓緊。本實用新型推力感應裝置1帶有環(huán)形波紋柔性邊lc的流體推力傳感器,具有在差 壓環(huán)境中進行流體推力檢測的特性;其中,推力感應裝置1沒有環(huán)形波紋柔性邊lc的流體 推力傳感器,具有在等壓強環(huán)境內進行流體推力檢測的特性。
[0048] 本實用新型推力傳遞桿lb,設為一段圓柱形的金屬桿或者陶瓷桿,一端垂直地與 推力感應板la工作面的幾何中心點剛性連接,另一端伸入容器形封裝外殼3a內部垂直地 與推力檢測體2a的工作面的受力敏感點剛性連接。
[0049] 本實用新型信號放大電路2b,為共模抑制比高的差動放大電路,采用相應的集成 運算放大器元件,裝配在容器形封裝外殼3a內部;信號放大電路2b將推力檢測體2a輸出 的推力電信號放大為〇~l〇v的電壓信號或者4~20mA的電流信號,以提供給流體控制系 統(tǒng)模擬量模塊實現自動控制或監(jiān)控應用。
[0050] 本實用新型固定于推力傳遞桿lb端頭并與推力傳遞桿lb垂直的推力感應板la 兩個大的表面都是工作面,其作用是感受待測環(huán)境中流體運動時作用在推力感應板la兩 個工作面上的壓力差即流體推力,(是該傳感器的關鍵部件之一);推力傳遞桿lb是推力 感應板la與推力檢測體2a的連接器件,其作用是將推力感應板la上接受到的流體推力傳 遞給推力檢測體2a;其中,環(huán)形波紋柔性邊lc是推力感應板la與盆形防護骨架4a之間的 軟連接器件,其主要作用是可以將推力感應板la的兩個工作面分隔開來,以便實現流體推 力傳感器用于差壓環(huán)境中進行流體推力檢測的功能,同時具有穩(wěn)定推力感應板la不會側 向偏移的輔助作用;其中,帶有環(huán)形波紋柔性邊lc的流體推力傳感器,可以應用于推力感 應板la的兩個工作面應當或必須分隔開來的可能存在壓差的環(huán)境E1與E2中檢測流體推 力,譬如用于氣態(tài)與液態(tài)相隔的環(huán)境或者氣態(tài)與氣態(tài)相隔離的環(huán)境的流體推力檢測(見圖 5),圖5中當所測環(huán)境的流體處于靜止即靜態(tài)時對應用系統(tǒng)調零使得Fa+Fb-Fc-Fd= 0后, 應用系統(tǒng)運行時就能夠檢測到作用于推力感應板la上的流體推力Fa;不設環(huán)形波紋柔性 邊lc的流體推力傳感器,則可以應用于推力感應板la的兩個工作面不需要分隔開來并處 于同一個等壓強環(huán)境E1中檢測流體推力,譬如用于將傳感器整體置于一種氣態(tài)環(huán)境中或 者一種液態(tài)環(huán)境中檢測流體推力(見圖4),圖4以推力感應板la分別檢測來自下方、上方 和水平方向的流體推力Fa為例進行分析,當所測環(huán)境的流體處于靜止即靜態(tài)時對應用系 統(tǒng)調零使得Fa+Fb-Fc = 0 (左圖)或Fa+Fc -Fb = 0(中圖)或Fa = 0(右圖)后,應用系 統(tǒng)運行時就能夠檢測到作用于推力感應板la上的流體推力Fa。
[0051] 推力檢測信號處理器2由設在下部的推力檢測體2a、中部的信號放大電路2b、上 部的ADC模數轉換器2c等電器組件組成;其中:推力檢測體2a的作用是將推力感應板la 感受到的流體推力轉換成與其成正比的電信號;信號放大電路2b的作用是將推力檢測體 2a生成的電信號放大并轉換為模擬量電信號;ADC模數轉換器2c的作用是將推力檢測模擬 量電信號轉換為數字信號,該ADC模數轉換器2c可作為不同型號傳感器一個選裝器件,未 選裝的流體推力傳感器僅輸出模擬信號。
[0052] 殼體3由容器形封裝外殼3a和安裝連接部件3b組成;其作用是裝載與防護推力 檢測信號處理器2以及支承傳感器總成且能引出導線,是流體推力傳感器總成的殼體型支 架,其中,容器形封裝外殼3a通過推力檢測體2a和推力傳遞桿lb間接支承推力感應板la ; 其中,小型及微型的流體推力傳感器的殼體3可以是一個非封閉的支承骨架,該支承骨架 以及防護網架4均可以替代安裝連接部件3b。
[0053] 防護網架4由上部的盆形防護骨架4a、下方的壓緊環(huán)4b和底部的防護網罩4c組 成;防護網架4的作用有三個,一是可以與推力感應板la邊緣的環(huán)形波紋柔性邊lc無縫連 接用于實現對差壓環(huán)境流體推力的檢測,二是可以阻擋被測環(huán)境中可能會有的物料落在推 力檢測板上影響檢測精度;三是保護推力感應裝置1及殼體3內部的推力檢測體2a等器件 免受意外損壞。
[0054] 流體推力傳感器主要的應用領域范圍和效果:
[0055] 流體推力傳感器可以安裝于處于流體中的物體上用于直接檢測物體受到的流體 作用力:在風洞環(huán)境中通過安裝在被測物體上的流體推力傳感器可直接檢測風作用在被測 物體表面上的作用力,以更直接的幫助改善被測物體的氣動布局(見圖6),圖6中當實驗物 體所在環(huán)境的流體處于靜止即靜態(tài)時對應用系統(tǒng)調零,分別使得傳感器T1的Fal-Fd = 0、 T2的Fa2-Fb2+Fc2-Fd = 0以及T3的Fa3+Fbl-Fc3-Fd = 0后,應用系統(tǒng)運行時就能夠檢測 到傳感器Tl、T2和T3的推力感應板la所感受的實際流體推力分別為Fal、Fa2和Fa3,并 有特例:當T3傳感器的推力感應板la的板面平行且垂直于地心時,風速V對實驗物體產生 的舉升力Fy = Fa3,僅當T2和T3兩傳感器的推力感應板la的板面裝配平行且垂直于地 心時,風速V對實驗物體產生的凈舉升力Fy凈=Fa3-Fa2,(分析中忽略了壓差環(huán)境E1、E2 中流體的浮力Fbl及Fb2間可能存在的差值,在應用系統(tǒng)實際調零時是可以受控的);在船 舶的關鍵部位安裝流體推力傳感器可以檢測船體受到的風力作用或者海浪的橫向推力,以 修正航向和航速,提高船舶的航行安全性;在車輛的側面安裝流體推力傳感器,可在遇到高 強度的橫風時警示司機減速行駛或暫時停駛,以提高駕駛的安全性;在航空器的關鍵部位 安裝流體推力傳感器,當遇到空氣亂流時,可以及時檢測氣流作用在航空器上的部位及其 作用力數值的變化情況,早于其他檢測手段分析出安全威脅趨勢,以實現對空氣亂流的實 時智能報警并進一步研發(fā)智能應急輔助糾偏操縱控制系統(tǒng);用于制造專用的流體推力檢測 儀器等便攜式設備實現對流體推力的快速檢測與測量。
[0056] 流體推力傳感器也可以整體安裝于相對密閉的環(huán)境內完全與流體直接接觸,直接 檢測流體自身在運動方向上產生的推力以及由流體輸送的物料受到的推力:在輸水、輸油 管路中直接檢測液體推力提高輸送效率;在通過流體輸送物料的管路中檢測物料受到的流 體推力,精確控制物料輸送的效率和流量,保證輸送過程中的物料品質;在風分系統(tǒng)內直接 檢測空氣氣流對物料的推力以提高和穩(wěn)定分選質量;在布袋式除塵器內直接檢測含塵粒氣 體的推力以調控反吹周期和壓縮空氣氣量,提高除塵效率和濾袋使用壽命。
[0057] 本實用新型得到的流體推力精確數據也可以由智能設備迅速轉換成為通常的流 體運動(或相對運動)速度精確數據加以利用,譬如集成到手機、手持衛(wèi)星定位儀以及電子 測繪儀器等便攜式設備中可方便地滿足人們實現及時檢測與測量流體推力的愿望。
[0058] 本實用新型部件的功能: