熱式質(zhì)量流量計(jì)基本原理淺析
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集成熱膜敏感元件具有靈敏度高，幾何尺寸小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。這種微型傳感器穩(wěn)定性好，精度高，壓損小，一致性好，可進(jìn)行批量生產(chǎn)。
2.4 薄膜鉑電阻敏感元件
薄膜鉑電阻的制作與熱膜敏感元件基本類似，即將金屬鉑在真空條件下，采用濺射的方法沉積于陶瓷或玻璃基片上，并經(jīng)刻劃、引線、涂釉、燒結(jié)退火等工藝制成。
薄膜鉑電阻作為一種新型的測(cè)溫元件，具有尺寸小、響應(yīng)快、易于與集成電路相匹配的特點(diǎn)，且具有測(cè)溫范圍寬、精度高、線性好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。目前廣泛應(yīng)用于化工、能源、機(jī)電、航空航天、國(guó)防等各領(lǐng)域中溫度測(cè)量和控制及溫度補(bǔ)償。
根據(jù)實(shí)際情況及相關(guān)課題的研究，本論文中采用薄膜鉑電阻作為熱膜敏感元件，其溫度特性將在第四章進(jìn)行詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究。
3 熱式質(zhì)量流量計(jì)的工作模式
目前，在工業(yè)中使用的熱式質(zhì)量流量計(jì)的傳感電路工作模式基本有兩種類型：恒流型和恒溫型。
3.1 恒流工作模式
典型的恒流風(fēng)速計(jì)是由惠斯登電橋和R－C補(bǔ)償電路構(gòu)成。在恒流工作模式，敏感元件工作溫度（電阻）是變化的，但流過敏感元件的電流是不變的。這樣，就可以通過檢測(cè)敏感元件的溫度變化，確定被測(cè)量介質(zhì)的流速。
恒流工作模式的風(fēng)速計(jì)存在的熱滯后效應(yīng)，所以必須對(duì)恒流風(fēng)速計(jì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。恒流流速計(jì)的熱滯后效應(yīng)大，電子補(bǔ)償困難多，難以適應(yīng)熱膜技術(shù)的使用需要，特別是補(bǔ)償本身還必須隨流動(dòng)速度而變，致使實(shí)際使用上存在著諸多不便，因而恒流流速計(jì)的發(fā)展實(shí)際上困難重重，發(fā)展速度緩慢。同時(shí)，由于恒流風(fēng)速計(jì)存在使用不方便，隨著速率的增加輸出信號(hào)減小以及敏感元件容易受到損害等問題，所以恒流型工作模式現(xiàn)在一般很少采用。
3.2 恒溫工作模式
恒溫型風(fēng)速計(jì)主要也是由一個(gè)惠斯登電橋構(gòu)成。在恒溫工作模式，敏感元件工作在恒溫條件下（電阻不變）。利用反饋控制電路使熱線溫度和電阻保持恒定。熱線是作為電橋的一臂而存在的。當(dāng)加有電流的熱線置于流場(chǎng)當(dāng)中時(shí)，由于流體流動(dòng)的關(guān)系，熱線溫度將發(fā)生改變。這種改變立即導(dǎo)致電橋偏離平衡，從而輸出不平衡信號(hào)。這個(gè)不平衡信號(hào)經(jīng)放大以后又反饋到電橋中，以抑制熱線的溫度改變，補(bǔ)償熱線電阻的變化，從而使電橋恢復(fù)平衡，使熱線溫度和電阻保持恒定。
由于恒溫型測(cè)量電路易于使用，頻率響應(yīng)高，低噪聲等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以本課題的測(cè)量電路采用恒溫型電路。
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