丹東東華測控有限公司
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隨著(zhù)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,對流量測量的準確度和范圍的要求越來(lái)越高,流量測量技術(shù)日新月異。為了適應各種用途,各種類(lèi)型的流量計相繼問(wèn)世。目前已投入使用的流量計已超過(guò)100種,而熱式氣體質(zhì)量流量計就是這其中應用比較廣泛的一種。熱式質(zhì)量流量計可分為:恒溫差法(功率消耗測量法)流量計和恒功率法(溫度測量法)流量計。從熱式質(zhì)量流量計的發(fā)展歷史來(lái)看,恒溫差式流量計更先應用于實(shí)際工業(yè)的介質(zhì)測量,這是因為恒溫差式實(shí)現起來(lái)比恒功率式更加容易,但是隨著(zhù)生產(chǎn)要求的不斷提高,恒溫差式流量計已經(jīng)很難滿(mǎn)足一些特殊生產(chǎn)的需要,這就使恒功率式流量計成為重點(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氣體溫度差恒定在一定的溫差,控制和測量熱源提供的功率,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),用于測量被測流體溫度,稱(chēng)為測溫電阻。另一個(gè)鉑電阻通入較大電流(電流一般在50mA以上),用于測量被測流體的速度,稱(chēng)為測速電阻。根據熱擴散原理,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)測溫電阻不斷檢測介質(zhì)溫度,測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),由于散熱測速電阻表面溫度降低,測速電阻阻值發(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)現方式:
原理:與恒溫差式流量計的結構類(lèi)似,在測量管路中同樣加入兩個(gè)金屬鉑電阻,一個(gè)為用于測量被測流體溫度的測溫電阻,另一個(gè)為用于測量被測流體速度的測速電阻。在加熱器上加上一個(gè)恒定的功率對測速鉑電阻加熱,流體在靜止時(shí)測速鉑電阻和測溫鉑電阻表面溫度差ΔT21=TS2-TS1最大,隨著(zhù)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不同阻值,從而使電橋不平衡,通過(guò)檢測電橋的電壓差來(lái)反應流體流量。