淺析熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的工作原理及基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)是根據(jù)測(cè)速儀的有關(guān)原理，基于插入流體中的加熱元件與流動(dòng)的流體(氣體)之間的對(duì)流換熱原理構(gòu)成的。

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)插入管道中心部位的是兩個(gè)敏感元件，一個(gè)是測(cè)速加熱元件R6(V)，另一個(gè)是氣體溫度變化補(bǔ)償元件R5(T)，均用基準(zhǔn)級(jí)鉑電阻絲繞制而成。這兩個(gè)元件與若干固定電阻組成測(cè)量電橋。R3和R4是固一電阻，并且R4 R3，R6(V) R5(T)，因而通過(guò)R6(V)的電流比通過(guò)R5(T)的電流大得多。電橋的不平衡電壓由運(yùn)算放大器檢測(cè)放大，經(jīng)PID調(diào)整電路后驅(qū)動(dòng)達(dá)林頓管產(chǎn)生橋路電流，主要是R6(V)的加熱電流。

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)通過(guò)這種反饋控制電路，使R6(V)的加熱電流隨管道煤氣流速V的提高而加大，并保持加熱溫度與被測(cè)煤氣溫度之差恒定。加熱電流的變化通過(guò)橋臂電阻R4兩端的電壓變化反映出來(lái)，經(jīng)放大輸出電壓U1后送A/D變換電路。R8用于調(diào)整零點(diǎn)，使U1輸出值為0V，對(duì)應(yīng)管道煤氣零流速。R2用于調(diào)整量程，使U1輸出值為5V，對(duì)應(yīng)被測(cè)管道煤氣流速上限。U1-v特性曲線與恒溫式測(cè)速儀的靜態(tài)特性曲線一致。

由此可知，該煤氣熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)在低流速時(shí)有很高的靈敏度，可測(cè)流速范圍為0.05~50Nm/s。輸出電壓U1通過(guò)A/D實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，其后接數(shù)字線性化單元，它是固化在一片EPROM芯片中的由U1-v對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)組成的表格，該數(shù)據(jù)表格經(jīng)實(shí)流標(biāo)定后得出。儀表工作時(shí)根據(jù)U1的A/D數(shù)字量(文中簡(jiǎn)稱熱式碼N)作地址查表獲得標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積流量，經(jīng)單片機(jī)數(shù)據(jù)處理后送顯示器可直接讀取被測(cè)管道煤氣瞬時(shí)流量Q和累積流量。

當(dāng)管道中無(wú)煤氣流過(guò)時(shí)，流量電橋處于平衡狀態(tài)，輸出值為0，代表被測(cè)煤氣零流量；而當(dāng)管道中有微弱煤氣通過(guò)時(shí)，就立刻引起電橋的不平衡，測(cè)得的輸出電壓表征對(duì)應(yīng)的煤氣流量值，這樣從根本上解決了煤氣小流量漏計(jì)問(wèn)題。為了解決測(cè)量傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題，在熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量線路設(shè)計(jì)中采用了副電橋技術(shù)，提高了儀表的靈敏度。