兩種熱式質(zhì)量流量計(jì)工作原理比較

發(fā)布日期：2024-01-15 作者：點(diǎn)擊：

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(lái)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(wèn)世。目前已投入使用的流量計(jì)已超過(guò)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(lái)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(lái)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(guò)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(guò)由惠斯通電橋組成的反饋電路把溫差反饋到處理器來(lái)增大加熱器的電流（也可以是電壓）來(lái)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-TS1Z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(guò)檢測(cè)電橋的電壓差來(lái)反應(yīng)流體流量。

熱式質(zhì)量流量計(jì)