基于陶瓷基体铂薄膜电阻热式气体质量流量计设计.pdf

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1、2016年第35卷第2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)71DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)02--0071--03基于陶瓷基体铂薄膜电阻热式气体质量流量计设计刘志亮，姜国光(1．北京动力机械研究所，北京100074；2．中国电子科技集团公司第四十九研究所，黑龙江哈尔滨150001)摘要：提出了一种基于陶瓷基体铂薄膜电阻热式气体质量流量计的设计方法，分析了热式气体流量计的原理，制作了陶瓷铂电阻流量敏感元件，为降低加热功耗，提出了

2、通孔方案。设计了恒温差控制电路和MSP430单片机处理电路，并制作出了实际样机。采用音速喷嘴标定装置对样机进行了标定和测试，该流量计的测量范围500-1500kg／h，精度±O．5％，响应时间2S，能够满足大工业气体管道流量的测量要求，具有广阔的应用前景。关键词：热式；气体流量计；质量流量中图分类号：TP212．6文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)02-0071--03Designofthermalgasmassflowmeterbased0nl·●～-■·●■·-platinumIilmre

3、sistorsOnceramlCSUbstrateLIUZhi—liang，JIANGGuo．guang(1·BeijingPowerMechanicalResearchInstitute，Beijing100074，China；2．49ResearchInstitute，ChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation，Harbin150001，China)Abstract：Akindofdesignmethodforthermalgasmassflowmeterbasedo

4、nplatinumfilmresistorsonceramicsubstrateispresented，principleofthermalgasflowmeterisanalyzed，platinumresistiveflowsensorbasedonceramicsubstrateismade．Inordertoreducepowersupply，through—holeschemeisproposed．Aprototypeisfabricatedwithathermostaticcontrolcircuit

5、andMSP430MCUprocessingcircuit．Calibrationandtestareimplementedusingsonicnozzlecalibrationdevice，measurementrangeofflowmeteris500～1500kg／h，precisionis±0．5％，andresponsetimeis2S，whichmeetdemandformostindustrialpipeairmassflowtest，andhasbroadapplicationprospects．

6、KeyWOrds：thermal；airflowmeter；massflow0引言与民用上得到了广泛应用。但随着工作条件的严酷性增热式气体质量流量计是一种常用的气体质量流量检测加，上述传感器的使用受到了限制，而陶瓷基板的热膜式热仪器，在航空航天、能源、医疗以及工业测量等领域都有着式气体质量流量计可以弥补这些传感器的不足，更适用于广泛的应用J。传统的气体质量流量计多通过测量流体复杂恶劣的工业环境，具有量程大、环境影响小、响应快和温度、压力等信号，再换算成即时流量的方法进行测量，由寿命长等特点，解决了工业气体质量流量

7、测量的难题。于气体流动状态不稳定，测量的准确性会受到影响。特1热式气体质量流量计的原理别是工业环境中，环境的压力、温度变化剧烈，气体中含有热式气体质量流量计的理论是传热学原理，低温的的杂质较多，流量计的寿命和稳定性成为关键。热线式气气流流过高温的加热体时，两者会进行热交换，气体质量流体质量流量计直接测量流体流量，测量值不因温度或压量的大小会影响热交换的速率，通过测量热交换的速率就力的波动而失准，也不需要温度压力补偿，但其热线较为脆能反过来得到气体的质量流量。弱，在杂质较多的气流环境中容易断裂。基于硅微加工技热交换

8、的途径有四种：强迫对流传热、自然对流传热、术的热膜式气体质量流量传感器和气体流速传感器导热传热和辐射传热。很好地解决了抗沾污能力和抗气体冲击能力，因而在汽车强迫对流传热是指高雷诺数流体与固体之间的对流热收稿日期：2015—12--0772传感器与微系统第35卷传递，该过程包含温度边界层内部的热传导和外部的热对便于电路控制，提高测试精度，这里元件的工作模式基于恒流，加热体表