兩種熱式質(zhì)量流量計(jì)工作原理比較

隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)流量測(cè)量的準(zhǔn)確度和范圍的要求越來越高，流量測(cè)量技術(shù)日新月異。為了適應(yīng)各種用途，各種類型的流量計(jì)相繼問世。目前已投入使用的流量計(jì)已超過100種，而熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)就是這其中應(yīng)用比較廣泛的一種。熱式質(zhì)量流量計(jì)可分為：恒溫差法（功率消耗測(cè)量法）流量計(jì)和恒功率法（溫度測(cè)量法）流量計(jì)。從熱式質(zhì)量流量計(jì)的發(fā)展歷史來看，恒溫差式流量計(jì)更先應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)的介質(zhì)測(cè)量，這是因?yàn)楹銣夭钍綄?shí)現(xiàn)起來比恒功率式更加容易，但是隨著生產(chǎn)要求的不斷提高，恒溫差式流量計(jì)已經(jīng)很難滿足一些特殊生產(chǎn)的需要，這就使恒功率式流量計(jì)成為重點(diǎn)的研究方向。

1 恒溫差法

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

在測(cè)量管路中加入兩只金屬鉑電阻，一個(gè)鉑電阻加入較小的電流（電流在4mA以下，不會(huì)引起電阻發(fā)熱），用于測(cè)量被測(cè)流體溫度，稱為測(cè)溫電阻。另一個(gè)鉑電阻通入較大電流（電流一般在50mA以上），用于測(cè)量被測(cè)流體的速度，稱為測(cè)速電阻。根據(jù)熱擴(kuò)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(zhì)有關(guān)。工作時(shí)測(cè)溫電阻不斷檢測(cè)介質(zhì)溫度，測(cè)速電阻自加熱到一個(gè)高于流體的恒定溫度，流體流動(dòng)時(shí)，由于散熱測(cè)速電阻表面溫度降低，測(cè)速電阻阻值發(fā)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。

2 恒功率法

恒功率法（溫度測(cè)量法）是以恒定功率為鉑熱電阻提供熱量，使其加熱到高于氣體的溫度，流體流動(dòng)帶走鉑熱電阻表面一部分熱量，流量越大，溫度降越大，測(cè)量隨流體流量變化的溫度，可以反映氣體流量。有以下兩種實(shí)現(xiàn)方式：

原理：與恒溫差式流量計(jì)的結(jié)構(gòu)類似，在測(cè)量管路中同樣加入兩個(gè)金屬鉑電阻，一個(gè)為用于測(cè)量被測(cè)流體溫度的測(cè)溫電阻，另一個(gè)為用于測(cè)量被測(cè)流體速度的測(cè)速電阻。在加熱器上加上一個(gè)恒定的功率對(duì)測(cè)速鉑電阻加熱，流體在靜止時(shí)測(cè)速鉑電阻和測(cè)溫鉑電阻表面溫度差ΔT21=TS2-TS1最大，隨著介質(zhì)的流動(dòng)，兩個(gè)鉑電阻表面溫度差減小。流體的流量越大，兩只鉑電阻的溫差越小。鉑電阻連接在惠斯通電橋中，鉑電阻的溫度不同使鉑電阻的電阻呈現(xiàn)不同阻值，從而使電橋不平衡，通過檢測(cè)電橋的電壓差來反應(yīng)流體流量。