基于可调恒流源技术的热式气体质量流量计.pdf

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1、64传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第5期DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)05-0064--03基于可调恒流源技术的热式气体质量流量计徐英，吴海涛，张涛(天津大学电气与自动化工程学院，天津300072)摘要：热式气体质量流量计是基于对流换热原理进行流量测量的。在恒温差式和恒功率式两种传统设计方式的基础上，提出了一种基于可调恒流源技术的热式气体质量流量计。测量范围为0．2—20m／s，将此范围分为三段。0．2-0．9m

2、／s设定加热电流为40mA，0．9—10m／s设定加热电流为60mA，10-20m／s设定加热电流为8OmA。汇总各加热电流下的测量数据从而确定全量程范围下的计算模型。系统在天津大学流量实验室大口径气体流量标准装置上进行检定，管道口径为DN200，精度为1．0级，量程比达到100：1。关键词：可调恒流源；强制对流；自然对流；测温探头；测速探头中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)05-0064-03Thermalgasmassflowmeterbasedonadjustableco

3、nstantcurrentsourcetechnologyXUYing，WUHai—tao，ZHANGTao(SchoolofElectricalandAutomationEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Thermalgasmassflowmetermeasuresflowbasedonprincipleofconvectionheattransfor．Basedontraditionaldesignmethodswhichareco

4、nstanttemperaturediferencetypeandconstantpowertype，presentathermalgasmassflowmeterbasedonadjustableconstantcurrentsourcetechnology．Rangeof0．2—20m／s，whichisdividedintothreestages．Atthefirststage0．2—0．9m／s，heatingcurentisset40mA，atthesecondstage0．9～10m／s，heatingcu

5、rentisset60mA，atthethirdstage10～20m／sheatingcurentisset80mA．Calculationmodelforthewholerangecanbedeterminedbysummarizingthemeasurementdataundertheheatingcurrent．TestedonlargediameterairflowstandarddeviceinthedischargeLaboratoryofTianjinUniversity，systemwithpiped

6、iameter200mmachieveprecisionof1％andrangeratioof100：1．Keywords：adjustableconstantcurrentsource；forcedconvection；naturalconvection；temperaturemeasurementprobe；velocitymeasurementprobe0引言加热电流来进行流量测量。热式气体质量流量计为直接式质量流量计，具有测量1测量原理范围宽、压损小、可靠性高、可测量混合气体、适用于各种管热式质量流量计是根据传

7、热原理进行流量测量的，其道和过载无损害等诸多优点，得到了广泛应用j。当前，热量的主要传递方式为热对流。热对流指的是流体在流动热式气体质量流量计的研究主要集中在四个方面：一是温的过程中，由于冷热分布存在差异，冷热流体相互接触而产度技术补偿研究；二是传感器设计研究，采用不同的材料和生热量传递的过程。对流传热又分为自然对流和强制对流加工工艺来保证测量的准确性和可靠性；三是测量方法与两大类，由于流体内部各部分密度不同而引起的流动为自数据处理研究，在保证测量分辨率和精度的前提下，对然对流；流体在外力作用下产生的流动为强制对流。当

8、流采集的数据进行处理；四是传感器建模研究，若能得到传感体流速较大时，自然对流、热辐射、热传导都可以忽略不计。器的对应模型，则可有效地提高测量精度且减小测量难度。但当流体流速较小时，自然对流传热就不能忽略了。对流综上所述，人们更多的是关注传感器的设计和软件算传热的基本公式为牛顿冷却公式法的补偿，而测量方式大部分是基于恒温差式或者恒功