基于热敏电阻的热式液体流量传感器.pdf

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1、2014矩仪表技术与传感器2014第9期InstrumentTechniqueandSensorN0．9基于热敏电阻的热式液体流量传感器高振斌，潘星，田丰，张晖(河北工业大学信息工程学院，天津300401)摘要：根据热消散效应原理，设计了一种基于热敏电阻的热式液体流量传感器。介绍了传感器设计模型及工作原理，通过流体力学软件FLUENT对传感器进行了液体温度场仿真分析，验证了传感器设计的可行性。通过实验与分析，求出了液体流量变化与所设计传感器对应的电压变化函数关系。进行了0～100L／h流量范围液体流量测量，提出了传感器研究与改进的方法。关键词：热式；液体；流量传

2、感器；热敏电阻中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)09—0012—04ThermalLiquidFlowSensorBased0nTherm~GAOZhen-bin，PANXing，TIANFeng，ZHANGHui(InstituteofInformationEngineeringofHebeiUniversityofTechnology，ThinJIlI30O∞l，cU／M)Abstract：Athermalliquidflowsensorbasedonthermistorwasdesignedaccordingtot

3、heprincipleofheatdissipationefect．Theoperatingprineipleanddesignmodelofthesensorwereintroducedinthepaper．FluidtemperaturefieldsimulationanalysiswascarriedoutonthesensorthroughthefluiddynamicssoftwareFLUENT，andthefeasibilityofsensordesignwagverified．Throughtheexperimentandanalysis，the

4、functionrelationshipbetweenthechangeofliquidflowrateandvoltageofsensorwasworkedout．Arangeofliquidflowfrom0L／htolOOL／hwasmeasuredbythesensor，alsothesensorresearchandimprovementmethodwereproposed．Keywords：thermal；liquid；flowsensor；thermistor0引言电阻构成，其中一个热敏电阻RTI作为测温元件感测流体温热式流量传感器是根据介质热传递

5、原理制成的传感器，利度，另一个热敏电阻R和加热电阻R封装在一起感测流体流用传热学和流体学理论，采用热平衡原理建立热敏元件的热量速。传感器模型如图l所示。损失与流体流速、质量流量之间的函数关系⋯，从而获得流体流速、流量，一般用来测量流体的质量流量。热式流量传感器按流体对检测元件热源的热量作用可分为热消散效应和热分布式效应，目前，基于热消散效应的流量计发展迅速，性能稳定，市场需求大，应用范围广。圈1传感器探头模型根据不同的测量关系，热式流量传感器一般有两种测量方热敏电阻采用MF58NTC热敏电阻。NTC是NegativeTern—法：一种是热量式，通过给流体加入必要

6、的热量，热量随流体流pemtureCoeficient的缩写，即负温度系数，泛指负温度系数很动，从而使不同位置的温度不同，可以通过检测温度变化来求大的半导体材料或元器件。MF58玻封热敏电阻电阻一时间特出流量，使用这种测量方法的有托马斯流量计、热分布型流量性如图2所示。计和非接触式的边界层流量计；另一种称为热导式，这种方法是在流动的流体中放置发热元件，其温度场随流速产生变化，可以通过检测发热元件被冷却程度来测量流量，使用这种测量方法的仪表有浸入型流量计，热线风速仪等。。目前，基于热式原理的流量传感器设计与研究多用于气体流量测量，文中所设计的热式流量传感器是基于热

7、消散效应的热导式浸入型液体流量传感器。1传感器探头模型及测量原理一50251002001．1探头模型温度fC探头设计采用浸入式，它由两个感温热敏电阻和一个加热圈2口值相同，阻值不同的电阻一时问特性曲线图中，

8、R是热敏电阻额定零功率电阻值，日是材料常数(热敏指数)值。收稿日期：2013—09—07收修改稿日期：2014—06—2O第9期高振斌等：基于热敏电阻的热式液体流量传感器l31．2测量原理12位逐次逼近型的AD转换器MAX187。它具有精度高、功耗测量探头采用一个小阻值电阻R作为加热电阻，将其与热低、体积小、速度快、接口简单等特点，适用于工程检测、仪器仪敏电

9、阻R封装在一起，加热电阻