熱式質(zhì)量流量計的實質(zhì)及其兩種工作原理比較

　　熱式氣體質(zhì)量流量計的實質(zhì)是利用在流體流動時流體與固體間的熱交換，通過測量熱量的傳遞、轉移和平衡來求得流體的流量。根據(jù)熱式質(zhì)量流量計的工作原理，其有兩種測量質(zhì)量流量的不同方法：恒溫差法和恒功率法，兩種方法各有其優(yōu)缺，使用時應根據(jù)具體環(huán)境和需要而定。

　　流量計是工業(yè)測量中重要的儀表之一。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對流量測量的準確度和范圍的要求越來越高，流量測量技術日新月異。為了適應各種用途，各種類型的流量計相繼問世。目前已投入使用的流量計已超過100種，而熱式氣體質(zhì)量流量計就是這其中應用比較廣泛的一種。熱式質(zhì)量流量計可分為：恒溫差法（功率消耗測量法）流量計和恒功率法（溫度測量法）流量計。從熱式氣體質(zhì)量流量計的發(fā)展歷史來看，恒溫差式流量計更先應用于實際工業(yè)的介質(zhì)測量，這是因為恒溫差式實現(xiàn)起來比恒功率式更加容易，所以從現(xiàn)在生產(chǎn)氣體質(zhì)量流量計的廠家來看，采用恒溫差原理的廠家更多一些，有Kurx、Sirren、Brooks等。但是隨著生產(chǎn)要求的不斷提高，恒溫差式流量計已經(jīng)很難滿足一些特殊生產(chǎn)的需要，這就使恒功率式流量計成為重點的研究方向。

　　1 恒溫差法

　　原理：恒溫差法（功率消耗測量法）是加熱元件的溫度高于氣體的溫度，氣體流過時帶走一部分熱量，保持加熱元件和被測氣體溫度差恒定在一定的溫差，控制和測量熱源提供的功率，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。

　　在測量管路中加入兩只金屬鉑電阻，一個鉑電阻加入較小的電流（電流在4mA以下，不會引起電阻發(fā)熱），用于測量被測流體溫度，稱為測溫電阻。另一個鉑電阻通入較大電流（電流一般在50mA以上），用于測量被測流體的速度，稱為測速電阻。根據(jù)熱擴散原理，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。工作時測溫電阻不斷檢測介質(zhì)溫度，測速電阻自加熱到一個高于流體的恒定溫度，流體流動時，由于散熱測速電阻表面溫度降低，測速電阻阻值發(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。所以可以通過實驗標定出加熱電流（電壓）和質(zhì)量流量的關系，就可以通過電流（電壓）來計算出流體質(zhì)量流量。

　　恒溫差式氣體質(zhì)量流量計存在問題：隨著介質(zhì)流量的增加，測速鉑熱電阻的熱量被迅速帶走，恒溫差式流量計要求對測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速鉑熱電阻最大允許電流的影響，其最大可測量流量受到限制。

　　2 恒功率法

　　恒功率法（溫度測量法）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，流體流動帶走鉑熱電阻表面一部分熱量，流量越大，溫度降越大，測量隨流體流量變化的溫度，可以反映氣體流量。有以下兩種實現(xiàn)方式：

　?。?）只對一只鉑電阻加熱，由熱擴散原理測量溫差。