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淺談熱式氣體質量流量計的供電電路

文章出處: 人氣:發表時間:2019-01-04 19:54:40

熱式氣體質量流量計有兩個傳感器,一個是速度傳感器,一個是溫度傳感器。測量時,熱式氣體質量流量計傳感探頭插入流體中,感受流體的流速和溫度。它們同時是電子組件橋路的兩個橋臂,形成一個不平衡電橋。

通電時,熱式氣體質量流量計橋臂電流将速度傳感器加熱到高于溫度 T 一個溫差△T 的 Tu,T-Tu=△T。不平衡電橋就變成平衡電橋。此時電橋便輸出一個對應零流量的電壓,經放大電路處理,輸出流量計的下限信号為4mA;瞬時流量顯示為 000;且累積流量無累積動作發生,累積顯示保持原來的累積數字不變。

當流體流經加熱的速度傳感器時,根據熱傳導原理,将會帶走速度傳感器的一部分熱量,使熱式氣體質量流量計溫度下降,而且流量越大,帶走的熱量越多,其溫度T1下降也越大,電橋又變成一個不平衡電橋。由于橋路的反饋控制作用,總要回到平衡電橋狀态。為此,電橋必須在速度傳感器上流過與流量大小成正比的電流,使速度傳感器回到平衡狀态時的溫度 Tu。

這時橋路便輸出一個正比于流量大小的電壓信号。經電路放大、線性化處理,使輸出與流量成正比的4~20mA 之間的一個電流信号、瞬時流量顯示為直到最大刻度流量的一個值,累積動作将以與瞬時流量成正比的速度進行累積。

如上所述,設速度傳感器的加熱功率為 P,速度傳感器與流體的溫差為△T,T1-T2=△T。流體的質量流速為 Pv。根據 L-V.King 定理,即流體流經加熱的熱式氣體質量流量計速度傳感器時所帶走的熱量 Q,與對速度傳感器加熱到溫度 T 的電功率 P 相等。由于橋路的反饋控制作用 T1-T2=△T 為一恒定的常數。所以橋路的輸出(決定流量計輸出的量)與流體的質量流速 Pv 成單值函數關系。特别要指出的是,由于速度傳感器的熱量是被流體中的分子所帶走的,所以速度傳感器測量的是流體的質量流速 Pv。因此隻要乘以流體管道的截面積 s,便可得到流體的質量流量。

熱式氣體質量流量計有諸多優點:堅固的結構,适用于煤氣區域等工業應用;測量範圍大;準确度重複性好;響應時間快;可測量含中等固體顆粒的氣體。


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