热式流量计组合铂膜探头特性研究.pdf

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1、热式流量计组合铂膜探头特性研究裘越，等热式流量计组合铂膜探头特性研究ResearchontheCharacteristicsofCombinedPIatinumF．

2、mProbeinThermalFlowmeter囊越杜之平簧震威程佳(浙江省计量科学研究院，浙江杭州310013)摘要：针对微小流量测量精度不高以及重复性较差等特点，提出了一种基于组合铂膜探头的气体流量计。对该组合铂膜探头的温度特性以及温度补偿性能进行了实验研究。并给出了气体流量测量的实验数据；讨论了该流量计的特性曲线并运用基于正交多

3、项式的最小二乘法进行了高次曲线的精确拟合。结果表明，该组合铂膜探头在微小流量测量中具有较高的灵敏度、较好的测量精度和重复性。关键词：流量测最温度补偿正交多项式最小二乘法重复性中图分类号：TH814文献标志码：AAl塔traet：AimingatthefeaturesofmeasurementofsmallflowIi．e．。lowmeasurementaccuracyandpoorrepeatability。thegasflowmeterbasedoncombinedPlatinumfdrnpro

4、beisproposed．ThetemperaturecharacteristicsofthiscombinedPlatinumfilmprobeandthetemperaturecompensationperformanceareresearchedwithexperiments。andtheexperimentaldataofthegasflowmeasurementaregiven．Thecharacteris·ticscurveofthisflowmeterisdiscussed．andh

5、ighorderprecisecurvefittinga咒conductedbyadoptingtheleast$quaI_emethodbasedonor-thogonalpolynomials．TheresultindicatesthatthisPlatinumfilmprobefeatureshigIlsensitivityinsmaIlflowmewementandoffersbettermeasurementaccuracyandrepeatability．Keywords：Flowme

6、asurementTemperaturecompensationOrthogonalpolynomialsLeastsquaremethodRepeatability0引言热式流量计是在早期热线风速仪的基础上发展起来的一种新型流量检测仪表，具有压损低、测量范围大、无可动部件、可靠性高以及可用于极低气体流量监测和控制等特点，因此，被广泛应用于航空、航天、能源、汽车工业以及天然气管道运输等行业⋯。根据敏感元件类型，热式流量计可分为热线敏感元件、热膜敏感元件和组合铂膜敏感元件共三种。在分析了三种敏感元件

7、的优缺点，并对各种热线、热膜探头进行试验研究的基础上忙。31，最终提出基于组合铂膜探头的热式气体流量计。实验结果表明，本文采用的流量传感器对提高气体流量测量的精度是有效的。1温度特性研究流量传感器以热传递原理为基础，即在空气流通管路中放置一个或多个发热体(铂膜或热线)，由于发热体的热量被流动的空气带走，发热体本身会被冷却，修改稿收到日期：2010—03—30。第一作者袭越，男，1969年生，1991年毕业于上海交通大学精密仪器系，获学士学位，高级工程师；主要从事精密仪器和测量技术的研究。《自动化仪

8、表》第31卷第8期2010年8月所以它的阻值会随气体流速发生变化。铂膜周围通过的空气流量越大，被带走的热量就越多，探头的阻值变化也就越大。铂膜式空气流量计就是利用铂电阻与空气之间的这种热传递现象进行空气流量测量的。除了气体的流量大小，气流的温度对铂膜电阻的散热也有很大影响，造成流量计的输出在流量恒定的情况下也会随气流温度的变化而变化。为了使流量传感器的输出仅随流量变化，无论是传统的热分布型质量流量计，还是新型的浸入型质量流量计，在设计时必须考虑热式探头的温度补偿。而补偿电路的设计与气流温度对铂膜电

9、阻的影响量即铂膜电阻的温度特性有关。通过对上文的分析可知，对铂膜探头的温度特性研究极为重要。温度特性实验方案如图1所示。组合热膜探头图1温度特性实验图Fig．111leexperimentalgraphicofthetemperaturecharacteristics33热式流量计组合铂膜探头特性研究裘越，等将铂膜探头放置在温度可调的恒温箱中，给探头加上某一恒定电流，通过测量总电压和铂膜探头两端的电压，计算探头温度。温度特性曲线图如图2所示。图2温度特性曲线图Fig．2Thecur