一种恒功率热式气体流量计温度补偿实现.pdf

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1、2015正仪表技术与传感器2015第10期InstrumentTechniqueandSensorNo．10一种恒功率热式气体流量计温度补偿实现顾宇，叶寒生，冯超，陶进绪(1．合肥科迈捷智能传感技术有限公司，安徽合肥230088；2．中国科学技术大学电子工程与信息科学系，安徽合肥230026)摘要：恒功率热式气体流量计的加热探头的热量散失不仅与测量介质的质量流量有关还与测量介质的温度有关。针对目前常用补偿方式的繁琐问题，通过对实验数据的分析，提出了一种简洁易行的多项式拟合补偿算法。试验结果表明该算法能够在温度变化50℃情况

2、下，仍能达到1．5级精度要求。关键词：热式流量计；恒功率；温度补偿；多项式拟合中图分类号：TH814文献标识码：A文章编号：1002-1841(2015)10-0038-02TemperatureCompensationforConstantPowerThermalGasFlowmeterGUYu，YEHan—sheng，FENGChao，TAOJin—XU(1．HefeiComateIntelligentSensorCo．Ltd．，Hefei230088，China；2。UniversityofScienceandTec

3、hnologyofChina，Hefei230026，China)Abstract：Heatdissipationofconstantpowerheatedprobeinthermalgasfiowmeterisnotonlyrelatedtothemassflowofthemediumbutalsorelatedtothetemperatureofthemedium．Comparedtothecomplicatedmodescommonlyusedincompensation，asimpleandeffectivecom

4、pensationmethodusingpolynomialfittingalgorithmthroughtheanalysisofexperimentaldatawasputfor—ward．Testresultsshowthatthealgorithmcanassuretheerrorbellows1．5％eventhechangesofthetemperatureexceed50℃．Keywords：thermalflowmeter；constantpower；temperaturecompensation；poly

5、nomialfitting．0引言面传热系数；A为探头的表面积；Tw为加热探头的温度；Tf为热式气体流量计是基于热扩散原理而设计开发的流量仪温度探头所测的气体温度。表，即利用气体流过发热元件所带走的热量与流体的质量流速可表示如下J：成比例关系的原理而设计的⋯。热式气体流量计又分为恒温hA=+曰·ql／(2)m差型和恒功率型两种，由于恒功率型具有工作电流小、使用寿式中：A，日为经验常数；q为气体的质量流量。命长等优点逐渐开始应用于各个领域。在工程应用中，恒功率由式(1)和式(2)可得：型热式流量计与恒温差型同样会遇到由于测量

6、介质温度的变c一化带来测量误差增大的问题。本文分析介质温度变化对恒功率热式流量计的影响，并提出了一种新的温度补偿方法。由式(3)可以看出，在一定的条件下，流体的流量q是1测量原理电流，w和温度的函数，保持7、W不变即为恒温差测量，保持常见的热式流量计探头均有2个铂电阻，一个作为有源元，不变即为恒功率测量。件(速度探头)被加热，另一个作为参考元件(温度探头)不被2温度对恒功率热式流量计的影响分析加热，探头结构如图1所示。针对恒功率热式气体流量计，一般均同时采集参考温度值、加热温度值，则温度探头和速度探头采集的电压值可表示为：

7、=尺0If[1+(Tf+AT)]=0Is[1+OL(++AT)]AT=T0一Tf(4)式中：为温度探头采集的电压值；V为速度探头采集的电压值；为铂电阻在0℃时的电阻值；，为温度探头的工作电流；图1热式流量仪表探头结构根据热力学原理，提供给加热探头的功率等于流动的气体OL为温度探头铂电阻的温度系数；，为速度探头的工作电流；OL对流换热带走的能量。即：为速度探头铂电阻的温度系数；为校验时温度；为速度探R=hA(Tw-Tf)(1)头的温度；Tc为实际使用过程中的环境温度。式中：，w为通过加热探头的电流；为加热探头的电阻；h为表在

8、校验的过程中，可先关闭加热器，然后通过调节，使得R。If[1+otTf]=。，[1+otTf]；仪表工作时实际计算的是两个基金项目：科技型中小企业技术创新基金(13C26213402706)收稿日期：2015一O卜29收修改稿日期：2015一O7—16探头的温度差，则有：第10期顾宇等：一种恒功率热式气