熱式氣體質(zhì)量流量計的原理及設計

今天為大家介紹一項國家發(fā)明授權專利——熱式氣體質(zhì)量流量計。該專利由山東貝特智聯(lián)表計股份有限公司申請，并于2018年10月12日獲得授權公告。

內(nèi)容說明

本發(fā)明涉及一種流量計，具體說是一種熱式氣體質(zhì)量流量計。

發(fā)明背景

流量測量作為一項復雜的技術，已應用在環(huán)境條件不同的各種場合。因此，在選用流量測試方法時除要適應所使用的條件之外，還要考慮準確度等級、流量范圍、抗干擾性、壓力損失、耐腐蝕和防爆等級等因素。

熱式流量計是基于加熱傳感元件的對流傳熱的原理，是直接式質(zhì)量流量計，主要應用于氣體質(zhì)量流量測量，具有壓損低、流量量程范圍大、精度高、重復性高、無可動部件等優(yōu)點，其廣泛應用于航空、航天、能源、醫(yī)學、汽車工業(yè)、電廠以及管道運輸?shù)阮I域。

現(xiàn)有的熱式氣體質(zhì)量流量計主要存在以下技術缺陷： 1）響應速度慢；2）量程比??； 3）反應時間長，通常需要4-5秒；4）無法進行標定，沒辦法保證精度；信號出來時曲線通常要用音速噴嘴裝置標定30多個流量點還無法保證精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是為了解決現(xiàn)有熱式氣體質(zhì)量流量計響應速度慢、量程比小、反應時間長、精度低的技術問題，提供一種響應速度快、量程比大、反應時間短、精度高的熱式氣體質(zhì)量流量計。

本發(fā)明的技術方案是，提供一種熱式氣體質(zhì)量流量計，包括測量桿，測量桿上設有傳感器，傳感器包括襯底，襯底上設有長方形測溫薄膜和L形加熱薄膜，長方形測溫薄膜位于L形加熱薄膜的內(nèi)側(cè)；襯底上除長方形測溫薄膜和L形加熱薄膜的其它位置設有隔熱層；

熱式氣體質(zhì)量流量計還包括信號處理模塊，信號處理模塊與傳感器連接，信號處理模塊用于將傳感器輸出的信號進行放大和轉(zhuǎn)換；信號處理模塊包括橋路電路和信號轉(zhuǎn)換電路；

橋路電路包括OP177運算放大器、MPSAO5三極管、第一電阻、第二電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、3296電位器，第一電阻、第二電阻、3296電位器、第四電阻和長方形測溫薄膜依次串聯(lián)后接地，OP177運算放大器的正相輸入端與3296電位器連接，MPSAO5三極管的集電極與第一電阻連接；MPSAO5三極管的發(fā)射極與第六電阻的一端連接，第六電阻的另一端與L形加熱薄膜的一端連接，L形加熱薄膜的另一端接地；第六電阻和L形加熱薄膜之間的節(jié)點與OP177運算放大器的反相輸入端連接；第一電阻和第二電阻之間的節(jié)點與MPSAO5三極管的發(fā)射極連接，MPSAO5三極管的基極通過第七電阻與OP177運算放大器的輸出端連接，第八電阻連接于OP177運算放大器的輸出端與反相輸入端之間，第一電阻和第二電阻之間的節(jié)點與第五電阻的一端連接，第五電阻的另一端與第九電阻的一端連接，第九電阻的另一端接地；

信號轉(zhuǎn)換電路包括儀表放大器芯片AD620、第一運算乘法器芯片AD633、第二運算乘法器芯片AD633、A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7705BR、MSP430芯片和第十二電阻，第五電阻和第九電阻之間的節(jié)點與儀表放大器芯片AD620的第3管腳連接，儀表放大器芯片AD620的第6管腳與第一運算乘法器芯片AD633的第1管腳連接，第一運算乘法器芯片AD633的第5管腳與第二運算乘法器芯片AD633的第1管腳連接，第二運算乘法器芯片AD633的第5管腳通過第十二電阻與A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7705BR的第6管腳連接，A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7705BR的第13管腳與MSP430芯片的P5 .1管腳連接。

本發(fā)明的有益效果是，響應速度快、靈敏度非常高，精度高，流量下限極低，在0 .01m/s情況下就開始計量，流量上限可以到28m/s，量程比能達到1比2800；可動部件小，體積小，壓損小。