流量计是工业测量中重要的仪表之一。随着工业生产的发展,对流量测量的准确度和范围的要求越来越高,流量测量技术日新月异。为了适应各种用途,各类型的流量计相继问世。热式气体质量流量计就是这其中应用比较广泛的一种。热式质量流量计可分为:恒温差法(功率消耗测量法)流量计和恒功率法(温度测量法)流量计。

一、恒温差法

原理:恒温差法(功率消耗测量法)是加热元件的温度高于气体的温度,气体流过时带走一部分热量,保持加热元件和被测气体温度差恒定在一定的温差,控制和测量热源提供的功率,功率消耗随流量的增加而増加,由功率的消耗反映气体流量。

在测量管路中加入两只金属铂电阻,一个铂电阻加入较小的电流(电流在4mA以下,不会引起电阻发热),用于测量被测流体温度,称为测温电阻。另一个铂电阻通入较大电流(电流一般在50mA以上),用于测量被测流体的速度,称为测速电阻。根据热扩散原理,加热物体被流体带走的热量与加热物体与流体的温差、流体的流速以及流体的性质有关。工作时测温电阻不断检测介质温度,测速电阻自加热到一个高于流体的恒定温度,流体流动时,由于散热测速电阻表面温度降低,测速电阻阻值发生变化,惠斯通电桥不平衡。通过由惠斯通电桥组成的反馈电路把温差反馈到处理器来增大加热器的电流也可以是电压)来保持其温差为恒定。流体的流量与加入的电流(电压)成比例关系:流体的流量越大,为维持恒定温度差所加入的电流(电压)越大。所以可以通过实验标定出加热电流(电压)和质量流量的关系,就可以通过电流(电压)来计算出流体质量充量。恒温差式气体质量流量计存在问题:随着介质流量的增加,测速铂热电阻的热量被迅速带走,恒温差式流量计要求对测速铂热电阻加热的能量快速加大才能保证恒定的温差。但是由于能量的增大受到电路本身功率的影响以及测速铂热电阻ZUI大允许电流的影响,其ZUI大可测量流量受到限制。

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