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热式气体质量流量计原理的公式说明

发布时间:2020-03-19

今天江苏力盛和大家聊一聊热式气体质量流量计的原理。我们都知道,热式气体质量流量计有两个传感器,一个是速度传感器,一个是温度传感器。测量时,热式气体质量流量计传感探头插入流体中,感受流体的流速和温度。

它们同时是电子组件桥路的两个桥臂,形成一个不平衡电桥。

通电时,热式气体质量流量计桥臂电流将速度传感器加热到高于温度 T 一个温差△T 的 Tu,T-Tu=△T。

不平衡电桥就变成平衡电桥。此时电桥便输出一个对应零流量的电压,经放大电路处理,输出流量计的下限信号为4mA;瞬时流量显示为 000;且累积流量无累积动作发生,累积显示保持原来的累积数字不变。

当流体流经加热的速度传感器时,根据热传导原理,将会带走速度传感器的一部分热量,使热式气体质量流量计温度下降,而且流量越大,带走的热量越多,其温度T1下降也越大,电桥又变成一个不平衡电桥。

由于桥路的反馈控制作用,总要回到平衡电桥状态。为此,电桥必须在速度传感器上流过与流量大小成正比的电流,使速度传感器回到平衡状态时的温度 Tu。这时桥路便输出一个正比于流量大小的电压信号。

经电路放大、线性化处理,使输出与流量成正比的4~20mA 之间的一个电流信号、瞬时流量显示为直到最大刻度流量的一个值,累积动作将以与瞬时流量成正比的速度进行累积。

如上所述,设速度传感器的加热功率为 P,速度传感器与流体的温差为△T,T1-T2=△T。流体的质量流速为 Pv。根据 L-V.King 定理,即流体流经加热的热式气体质量流量计速度传感器时所带走的热量 Q,与对速度传感器加热到温度 T 的电功率 P 相等。由于桥路的反馈控制作用 T1-T2=△T 为一恒定的常数。

所以桥路的输出(决定流量计输出的量)与流体的质量流速 Pv 成单值函数关系。特别要指出的是,由于速度传感器的热量是被流体中的分子所带走的,所以速度传感器测量的是流体的质量流速 Pv。因此只要乘以流体管道的截面积 s,便可得到流体的质量流量。

热式气体质量流量计
热式气体质量流量计

热式气体质量流量计有诸多优点

最终我们在总结一下热式气体质量流量计工作原理

1、流体流过发热物体时,发热物体的热量散失多少与流体的流量成一定的比例关系。
具体来说,该流量计的传感器有两只标准级的(铂)RTD,一只用来做热源,一只用来测量流体温度,流体流过时,两者之间的温度差与流量的大小成非线性关系,该仪表就可以把这种关系转换为测量流量信号的线性输出。
2、扩散原理制造的流量计有两种设计方法
一是:基于恒温差原理;
二是:基于恒功率原理。
基于共同的数据模型:P/△T=A+B(Q)N。其中:P---耗散功率,△T---两个传感器之间的温差,Q---质量流量,N---指数系数,A、B是与气体的热性能有关的系数。
3、原理
△T保持不变,耗散功率P与流体的流量Q成指数函数递增的关系。
4、原理
耗散功率不变,温度差△T与流体的流量Q成指数函数递减的关系。

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