熱式質(zhì)量流量計(jì)兩種工作原理比較
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1 恒溫差法
原理：恒溫差法（功率消耗測(cè)量法）是加熱元件的溫度高于氣體的溫度，氣體流過時(shí)帶走一部分熱量，保持加熱元件和被測(cè)氣體溫度差恒定在一定的溫差，控制和測(cè)量熱源提供的功率，功率消耗隨流量的增加而增加，由功率的消耗反映氣體流量。
在測(cè)量管路中加入兩只金屬鉑電阻，一個(gè)鉑電阻加入較小的電流（電流在4mA以下，不會(huì)引起電阻發(fā)熱），用于測(cè)量被測(cè)流體溫度，稱為測(cè)溫電阻。另一個(gè)鉑電阻通入較大電流（電流一般在50mA以上），用于測(cè)量被測(cè)流體的速度，稱為測(cè)速電阻。根據(jù)熱擴(kuò)散原理，加熱物體被流體帶走的熱量與加熱物體與流體的溫差、流體的流速以及流體的性質(zhì)有關(guān)。工作時(shí)測(cè)溫電阻不斷檢測(cè)介質(zhì)溫度，測(cè)速電阻自加熱到一個(gè)高于流體的恒定溫度，流體流動(dòng)時(shí)，由于散熱測(cè)速電阻表面溫度降低，測(cè)速電阻阻值發(fā)生變化，惠斯通電橋不平衡。通過由惠斯通電橋組成的反饋電路把溫差反饋到處理器來增大加熱器的電流（也可以是電壓）來保持其溫差為恒定。
流體的流量與加入的電流（電壓）成比例關(guān)系：流體的流量越大，為維持恒定溫度差所加入的電流（電壓）越大。所以可以通過實(shí)驗(yàn)標(biāo)定出加熱電流（電壓）和質(zhì)量流量的關(guān)系，就可以通過電流（電壓）來計(jì)算出流體質(zhì)量流量。
恒溫差式氣體質(zhì)量流量計(jì)存在問題：隨著介質(zhì)流量的增加，測(cè)速鉑熱電阻的熱量被迅速帶走，恒溫差式流量計(jì)要求對(duì)測(cè)速鉑熱電阻加熱的能量快速加大才能保證恒定的溫差。但是由于能量的增大受到電路本身功率的影響以及測(cè)速鉑熱電阻最大允許電流的影響，其最大可測(cè)量流量受到限制。
2 恒功率法
恒功率法（溫度測(cè)量法）是以恒定功率為鉑熱電阻提供熱量，使其加熱到高于氣體的溫度，流體流動(dòng)帶走鉑熱電阻表面一部分熱量，流量越大，溫度降越大，測(cè)量隨流體流量變化的溫度，可以反映氣體流量。有以下兩種實(shí)現(xiàn)方式：
（1）只對(duì)一只鉑電阻加熱，由熱擴(kuò)散原理測(cè)量溫差。
原理：與恒溫差式流量計(jì)的結(jié)構(gòu)類似，在測(cè)量管路中同樣加入兩個(gè)金屬鉑電阻，一個(gè)為用于測(cè)量被測(cè)流體溫度的測(cè)溫電阻，另一個(gè)為用于測(cè)量被測(cè)流體速度的測(cè)速電阻。在加熱器上加上一個(gè)恒定的功率對(duì)測(cè)速鉑電阻加熱，流體在靜止時(shí)測(cè)速鉑電阻和測(cè)溫鉑電阻表面溫度差ΔT21=TS2-TS1最大，隨著介質(zhì)的流動(dòng)，兩個(gè)鉑電阻表面溫度差減小。流體的流量越大，兩只鉑電阻的溫差越小。鉑電阻連接在惠斯通電橋中，鉑電阻的溫度不同使鉑電阻的電阻呈現(xiàn)不同阻值，從而使電橋不平衡，通過檢測(cè)電橋的電壓差來反應(yīng)流體流量。
該恒功率式質(zhì)量流量計(jì)存在的問題：若流體的密度為ρ，流速為μ，加熱鉑電阻被流體帶走的熱量為Q，測(cè)溫鉑電阻和測(cè)速鉑電阻的溫度差為△T21，則有關(guān)系式：
Q/ΔT21=k1+k2?（ρ?μ）k3
式中對(duì)于組分一定的流體，k1、k2、k3為常數(shù)。
在橫截當(dāng)S的管路中，質(zhì)量流量qm=ρ?μ?S。測(cè)量過程中，測(cè)速鉑電阻被電流I加熱，在熱平衡狀態(tài)下，電流的加熱功率與測(cè)速鉑電阻被帶走的熱量處于平衡狀態(tài)，即Q=I2?RS2。因此質(zhì)量流量qm與Q/ΔT21成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，可表示為：
qm=f〔I2?RS2/ΔT21〕
當(dāng)加熱電流I不變，通過測(cè)出流體的溫差ΔT21計(jì)算流體的質(zhì)量流量時(shí)，忽略了測(cè)速鉑電阻RS2隨溫度的變化，會(huì)造成誤差。
（2）對(duì)兩只對(duì)稱的鉑電阻進(jìn)行加熱，由熱平衡原理計(jì)算溫度差。
傳感器的結(jié)構(gòu)是把兩個(gè)完全相同的鉑電阻對(duì)稱的固定在熱源的兩側(cè)，放置在流體中。采用一個(gè)恒流源（恒壓源）對(duì)熱源加熱，流體流動(dòng)使兩個(gè)鉑電阻的溫度不同。鉑電阻連接在惠斯通電橋中，鉑電阻的溫度不同使鉑電阻的電阻呈現(xiàn)不同阻值，從而使電橋不平衡，通過檢測(cè)電橋的電壓來反應(yīng)流體流量。
現(xiàn)從傳熱學(xué)角度對(duì)該傳感器原理作進(jìn)一步的分析。假定流體為均勻分布的牛頓型流體，以一維測(cè)量為例：如圖1所示，熱源R置于傳感器基片的中心，在其兩邊對(duì)稱地放置兩個(gè)完全相同的溫度檢測(cè)芯片（薄膜式鉑電阻）S1和S2傳感器與流體之間的熱交換主要通過對(duì)流進(jìn)行，熱源與溫度檢測(cè)芯片之間的熱交換可通過傳導(dǎo)和對(duì)流進(jìn)行。
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