热式气体质量流量计原理及影响-仪表网-手机版

4 热式气体质量流量计设计
4.1探头电阻
     要使热式气体质量流量计正常工作，就必须使探头温度达到一定水平，也就是要给热式探头提供一定的能量．探头电阻的设计选取，除了直接与探头工作温度、工作电流等指标有关之外，还与探头结构及其几何尺度有关．
    探头结构的散热条件对探头工作温度影响极大，如探头封装厚度等条件，即使几何尺寸、散热面积和探头体积等参数均差不多的两个热膜探头，在同样的加热电流条件下，试验发现其热性能也可有很大的差异，甚至可以是成倍的差异．所以，散热条件越好，可以选用相对大一点的探头电阻．
    散热面积越小，探头工作温度就越高．例如裸露的，由于它*暴露在气流中，散热条件应该很好；但探头与热膜探头试验比较发现，由于直径非常小，散热面积比热膜陶瓷基片要小得多，而热丝的体积与热膜陶瓷基片比更加微小，所以热丝的热容量很小，热容量小和散热面积小都将导致探头的工作温度提高．同样的工作条件下，热丝的温度要远高于热膜温度，所以，对于，应该选用较小的探头电阻．
    另外，探头电阻设计与工作电流有密切关系，如果希望有较小的工作电流，就应选用较大的探头电阻．目前常用的热式探头电阻有10Ω及以下的探头，以及20Ω、45Ω的热膜探头等．
4.2供电电源
    要使热式气体质量流量计正常工作，就必须使探头温度达到一定水平，也就是要给热式探头提供一定的能量．从式（5）可知，提供的能量为W=IHRH．对于一定几何尺度和结构的热式探头，如果其散热条件等因素也相似，则欲保持一定探头温度水平的能量也应相近．所以，如果提高探头电阻，则加热电流可以减小，但减小的幅度并不一样，探头两端电压将有所增加，对于一定的供电电源电压，探头电阻的增加将有一限值，并不能一味地用提高电阻的方法来降低电流．
    对于低压供电电源，原则上应降低探头电阻，以增加加热电流的方法来维持探头能量．但探头电阻一般无法随意改变，只有有限的几种可供选择．所以，当供电电压较小时，应尽量减小图1中的取样电阻Ri的阻值，以避免出现大流量信号的饱和现象．
4.3热式气体质量流量计结构设计
    无论是热式气体质量流量计或热式风速仪，热式探头在气流通道上的安装位置与结构，补偿探头的安装位置与结构，对流量测量都有明显影响．主要有：加热探头位置是否固定，探头与周围固定架之间的距离对散热是否有影响，能否有效地感受流体的真实流速，补偿探头能否有效地感受流体温度，其自热效应有多大影响，对气流的流动是否有阻碍等问题，都是流量计结构设计时应充分考虑的问题，试验表明，这些因素对流量计的测量精度和稳定性有明显影响。