熱式流量計(jì)
熱式流量計(jì)是基于熱擴(kuò)散原理的流量?jī)x表，即是利用流體流過(guò)發(fā)熱物體時(shí)，發(fā)熱物體的熱量散失多少與流體的流量成一定的比例關(guān)系，具體來(lái)說(shuō)，該流量計(jì)的傳感器有兩只標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的RTD，一只用來(lái)做熱源，一只用來(lái)測(cè)量流體溫度，流體流過(guò)時(shí)，兩者之間的溫度差與流量的大小成非線性關(guān)系，該儀表就可以把這種關(guān)系轉(zhuǎn)換為測(cè)量流量信號(hào)的線性輸出。
測(cè)量原理：
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)由傳感器和信號(hào)分析、處理與控制單元兩部分構(gòu)成。傳感器一部分測(cè)量溫度，而另一部分用于加熱。前者監(jiān)控實(shí)際過(guò)程溫度值；后者維持一恒定溫度值，使其總是高于實(shí)際過(guò)程溫度且與該過(guò)程溫度保持恒定的溫度差。氣體的質(zhì)量流量越大，冷卻效應(yīng)就越大，維持差分溫度所需的能量也就越大。因此，通過(guò)測(cè)量加熱器的能量便可得出被測(cè)氣體的質(zhì)量流量。
產(chǎn)品應(yīng)用：
?壓縮空氣
?鍋爐房或干燥機(jī)中的天然氣
?釀酒廠中的二氧化碳?xì)怏w
?污水處理廠中的沼氣和曝氣
?生成氣體（如氬氣、氮?dú)?、二氧化碳、氦氣、氧氣?/span>
?氣體泄露檢測(cè)
產(chǎn)品特點(diǎn)：
?高性能智能微處理器及模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片；
?寬量程比100：1；大口徑，低流速，壓損可忽略；
?直接測(cè)量質(zhì)量流量，無(wú)須溫壓補(bǔ)償；
?低流速測(cè)量非常靈敏；
?設(shè)計(jì)、選型方便，安裝、使用簡(jiǎn)便；
?適合各類單一或混合氣體流量測(cè)量。
技術(shù)參數(shù)：
常用氣體量程上限（Nm3/h）（下表可擴(kuò)展）：
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)流量:溫度為20℃，壓力為101.325KPa時(shí)的流量。
注：瞬時(shí)流量的單位可選Nm3/h、Nm3/min 、L/h 、L/min、t/h、t/min 、kg/h 和kg/min。
熱式流量計(jì)設(shè)計(jì)：
1 探頭電阻
熱式探頭電阻的設(shè)計(jì)選取,除了直接與探頭工作溫度、工作電流等指標(biāo)有關(guān)之外,還與探頭結(jié)構(gòu)及其幾何尺度有關(guān).探頭結(jié)構(gòu)的散熱條件對(duì)探頭工作溫度影響極大,如探頭封裝厚度等條件.即使幾何尺寸、散熱面積和探頭體積等參數(shù)均差不多的兩個(gè)熱膜探頭,在同樣的加熱電流條件下,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其熱性能也可有很大的差異,甚至可以是成倍的差異[12].所以,散熱條件越好,可以選用相對(duì)大一點(diǎn)的探頭電阻.
散熱面積越小,探頭工作溫度就越高.例如裸露的專線,由于它*暴露在氣流中,散熱條件應(yīng)該很好;但專線探頭與熱膜探頭試驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn),由于專線直徑非常小,散熱面積比熱膜陶瓷基片要小得多,而熱絲的體積與熱膜陶瓷基片比更加微小,所以熱絲的熱容量很小.熱容量小和散熱面積小都將導(dǎo)致專線探頭的工作溫度提高.同樣的工作條件下,熱絲的溫度要遠(yuǎn)高于熱膜溫度.所以,對(duì)于專線,應(yīng)該選用較小的探頭電阻.
另外,探頭電阻設(shè)計(jì)與工作電流有密切關(guān)系,如果希望有較小的工作電流,就應(yīng)選用較大的探頭電阻.目前常用的熱式探頭電阻有10Ω及以下的專線探頭,以及20Ω、45Ω的熱膜探頭等.
2 供電電源
要使熱式流量計(jì)正常工作,就必須使探頭溫度達(dá)到一定水平,也就是要給熱式探頭提供一定的能量.從式(5)可知,提供的能量為W=I2HRH.對(duì)于一定幾何尺度和結(jié)構(gòu)的熱式探頭,如果其散熱條件等因素也相似,則欲保持一定探頭溫度水平的能量也應(yīng)相近.所以,如果提高探頭電阻,則加熱電流可以減小,但減小的幅度并不一樣,探頭兩端電壓將有所增加.對(duì)于一定的供電電源電壓,探頭電阻的增加將有一限值,并不能一味地用提高電阻的方法來(lái)降低電流.
對(duì)于低壓供電電源,原則上應(yīng)降低探頭電阻,以增加加熱電流的方法來(lái)維持探頭能量.但探頭電阻一般無(wú)法隨意改變,只有有限的幾種可供選擇.所以,當(dāng)供電電壓較小時(shí),應(yīng)盡量減小圖1中的取樣電阻R1的阻值,以避免出現(xiàn)大流量信號(hào)的飽和現(xiàn)象.
3 流量計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
無(wú)論是熱式流量計(jì)或熱式風(fēng)速儀,熱式探頭在氣流通道上的安裝位置與結(jié)構(gòu),補(bǔ)償探頭的安裝位置與結(jié)構(gòu),對(duì)流量測(cè)量都有明顯影響.主要有:加熱探頭位置是否固定,探頭與周圍固定架之間的距離對(duì)散熱是否有影響,能否有效地感受流體的真實(shí)流速,補(bǔ)償探頭能否有效地感受流體溫度,其自熱效應(yīng)有多大影響對(duì)氣流的流動(dòng)是否有阻礙等問(wèn)題,都是流量計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮的問(wèn)題.試驗(yàn)表明,這些因素對(duì)流量計(jì)的測(cè)量精度和穩(wěn)定性有明顯影響。
