流量計是工業測量中重要的儀表之一。隨著工業生產的發展,對流量測量的準確度和范圍的要求越來越高,流量測量技術日新月異。為了適應各種用途,各類型的流量計相繼問世。熱式氣體質量流量計就是這其中應用比較廣泛的一種。熱式質量流量計可分為:恒溫差法(功率消耗測量法)流量計和恒功率法(溫度測量法)流量計。

一、恒溫差法

原理:恒溫差法(功率消耗測量法)是加熱元件的溫度高于氣體的溫度,氣體流過時帶走一部分熱量,保持加熱元件和被測氣體溫度差恒定在一定的溫差,控制和測量熱源提供的功率,功率消耗隨流量的增加而増加,由功率的消耗反映氣體流量。

在測量管路中加入兩只金屬鉑電阻,一個鉑電阻加入較小的電流(電流在4mA以下,不會引起電阻發熱),用于測量被測流體溫度,稱為測溫電阻。另一個鉑電阻通入較大電流(電流一般在50mA以上),用于測量被測流體的速度,稱為測速電阻。根據熱擴散原理,加熱物體被流體帶走的熱量與加熱物體與流體的溫差、流體的流速以及流體的性質有關。工作時測溫電阻不斷檢測介質溫度,測速電阻自加熱到一個高于流體的恒定溫度,流體流動時,由于散熱測速電阻表面溫度降低,測速電阻阻值發生變化,惠斯通電橋不平衡。通過由惠斯通電橋組成的反饋電路把溫差反饋到處理器來增大加熱器的電流也可以是電壓)來保持其溫差為恒定。流體的流量與加入的電流(電壓)成比例關系:流體的流量越大,為維持恒定溫度差所加入的電流(電壓)越大。所以可以通過實驗標定出加熱電流(電壓)和質量流量的關系,就可以通過電流(電壓)來計算出流體質量充量。恒溫差式氣體質量流量計存在問題:隨著介質流量的增加,測速鉑熱電阻的熱量被迅速帶走,恒溫差式流量計要求對測速鉑熱電阻加熱的能量快速加大才能保證恒定的溫差。但是由于能量的增大受到電路本身功率的影響以及測速鉑熱電阻ZUI大允許電流的影響,其ZUI大可測量流量受到限制。

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