热式气体质量流量计的基本工作原理_江苏金湖黄河自动化仪表厂

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热式气体质量流量计的基本工作原理

 发布时间:2017-12-04
热式质量流量计是根据热线测速仪的有关原理,基于插入流体中的加热元件与流动的流体(气体)之间的对流换热原理构成的。
热式质量流量计插入管道中心部位的是两个敏感元件,一个是测速加热元件R6(V),另一个是气体温度变化补偿元件R5(T),均用基准级铂电阻丝绕制而成。这两个元件与若干固定电阻组成测量电桥。R3和R4是固一电阻,并且R4 R3,R6(V) R5(T),因而通过R6(V)的电流比通过R5(T)的电流大得多。电桥的不平衡电压由运算放大器检测放大,经PID调整电路后驱动达林顿管产生桥路电流,主要是R6(V)的加热电流。
热式质量流量计通过这种反馈控制电路,使R6(V)的加热电流随管道煤气流速V的提高而加大,并保持加热温度与被测煤气温度之差恒定。加热电流的变化通过桥臂电阻R4两端的电压变化反映出来,经放大输出电压U1后送A/D变换电路。R8用于调整零点,使U1输出值为0V,对应管道煤气零流速。R2用于调整量程,使U1输出值为5V,对应被测管道煤气流速上限。U1-v特性曲线与恒温式热线测速仪的静态特性曲线一致。
由此可知,该煤气热式质量流量计在低流速时有很高的灵敏度,可测流速范围为0.05~50Nm/s。输出电压U1通过A/D实现模数转换,其后接数字线性化单元,它是固化在一片EPROM芯片中的由U1-v对应数据组成的表格,该数据表格经实流标定后得出。仪表工作时根据U1的A/D数字量(文中简称热式码N)作地址查表获得标准状况下的体积流量,经单片机数据处理后送显示器可直接读取被测管道煤气瞬时流量Q和累积流量。
当管道中无煤气流过时,流量电桥处于平衡状态,输出值为0,代表被测煤气零流量;而当管道中有微弱煤气通过时,就立刻引起电桥的不平衡,测得的输出电压表征对应的煤气流量值,这样从根本上解决了煤气小流量漏计问题。为了解决测量传感器的动态响应问题,在热式质量流量计测量线路设计中采用了副电桥技术,提高了仪表的灵敏度。

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