(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210555676.1 (22)申请日 2022.05.20 (71)申请人 安徽京芯传感科技有限公司 地址 233010 安徽省蚌埠市自由贸易试验 区蚌埠片区禹会区长青乡兴华路南侧 H-2路西侧智能显示产业园内6 #厂房 (72)发明人 周浩楠　赵晓东　陈广忠　张亚婷　 (74)专利代理 机构 北京墨丘知识产权代理事务 所(普通合伙) 11878 专利代理师 唐忠仙 (51)Int.Cl. G01F 1/34(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种单片集成MEMS差压流量计及其制备方 法 (57)摘要 本发明提供了一种量程可自调节式MEMS差 压流量计， 包括MEMS差压芯片， 节流板、 通信接口 和前、 后管道； 所述MEMS差压芯片位于节流板的 中心位置， 用于感应节流板前后的压力差， 并将 压力差信号转换为流量信号； 所述节 流板圆周上 分布着函数孔， 函数孔包含两部分， 一种孔径固 定不变， 另 一种孔径可根据流量大小自动调节； 所述通信接口位于节流板边缘， 用于传输流量信 号； 前、 后管道置于节流板两端， 用于与外部 管道 连接。 与现有的多孔平衡流量计相比， 在相同测 量精度等级要 求下， 量程可自调节式MEMS差压流 量计既满足低压损要求， 又拓宽了流量计的工作 量程范围， 具有体积小、 成本低的特点， 使其应用 领域得到扩 展。 权利要求书2页 说明书3页 附图2页 CN 115031792 A 2022.09.09 CN 115031792 A 1.一种量程可自调节式MEMS差压流量计， 包括MEMS差压芯片、 节流板、 通信接口和前、 后管道； 所述MEMS 差压芯片位于所述节流板的中心 位置， 用于感应节 流板前后的压力差， 并 将压力差信号转换为流量信号； 所述节流板圆周上分布着函数孔， 函数孔包含两部 分， 一种 孔径固定不变， 另一种孔径可根据流量大小自动调节； 所述通信接口位于节流板边缘， 用于 传输流量信号； 前、 后管道置 于节流板 两端， 用于与外 部管道连接 。 2.权利要求1所述的一种量程可自调节式MEMS差压流量计， 其特征在于， 所述MEMS差压 芯片、 所述节流板和所述 通信接口集成在同一个电路板上。 3.权利要求1所述的一种量程可自调节式MEMS差压流量计， 其特征在于， 所述MEMS差压 芯片位于所述节流板的中心位置 。 4.权利要求1所述的一种量程可自调 节式MEMS差压流量计， 其特征在于， 所述节流板函 数孔包含两部分， 一种函数孔孔径保持不变， 另一种函数孔孔径随流量自动调节， 流量越 大， 函数孔 孔径越大， 反 之亦然。 5.权利要求1所述的一种量程可自调 节式MEMS差压流量计， 其特征在于， 所述节流板函 数孔分布在节流板相同或不同圆周上。 6.权利要求1所述的一种量程可自调 节式MEMS差压流量计， 其特征在于， 所述节流板函 数孔数量应大于或等于2个。 7.权利要求1所述的一种量程可自调 节式MEMS差压流量计， 其特征在于， 所述节流板函 数孔的设计方法， 具体步骤如下： 步骤一： 确定 压损和流 量测量范围指标要求 一种量程可自调 节式MEMS差压流量计通过节流板使管道内流体产生压力差， 然后采用 MEMS差压芯片采集压力差信号， 最后通过压力差与流量间的函数关系计算管道内流体流 量。 节流板的设计对压损影响较大， 现有的节流板结构设计在 满足压损要求的基础上， 对应 的流量测量范围相对较窄。 因此， 根据应用需求， 首先确认管道压损和流量测量范围的具体 参数。 步骤二： 计算 最大和最小流 量对应的函数孔结构参数 式(1)为流体流量与压力差对应函数关系： β ＝d/D (2) 其中， Q为体积流量， C为流出系数， ε为可膨胀系数， d为节流板函数孔孔径， D为管道直 径， β 为等效直径比， Δp为压力差， ρ 为 流体密度。 已知最小流 量Qmin、 分界流量Qt和压损， 采用式(1)和(2)计算出节流板函数孔 孔径d1； 已知最大流 量Qmax和压损， 采用式(1)和(2)计算出节流板函数孔 孔径d2； 节流板函数孔由n1d1+n2d2组成， 其中n1为小流量对应函数孔数量， n2为大流量对应函数 孔数量。 这两类函数孔可以分布在节流板相同或不同圆周上， 可根据具体应用需求进行调 整。 图2所示 为节流板结构示 意图。 步骤三： 仿真 分析流量与节流板函数孔 孔径变化的函数关系 步骤二中孔径为d1的函数孔为固定尺寸， 孔径为d2的函数孔可调节， 即流体流量Q： Qmin ≤Q＜Qt时， 流体通过节流板时， 孔径为d2的函数孔闭合， 流体仅流经孔径为d1的函数孔； 当权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115031792 A 2Qt＜Q≤Qmax时， 孔径为d2的函数孔随流体流量的变化， 孔径进行自动缩小或放大。 流量与孔 径变化对应的函数关系 通过采用Ansys软件Fluent模块进行仿真分析， 通过设置节流板材 质、 流量及相关边界条件获得。 步骤四： 方法性能评估 在仿真分析的基础上， 初步获得流量与孔径变化的函数关系， 之后进行试验验证， 修正 理论模型， 以确保量 程可自调节式M EMS差压流量计的压损及测试精度要求。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115031792 A 3