淺析熱式氣體質量流量計的工作原理及基本結構構成

熱式氣體質量流量計是根據測速儀的有關原理，基于插入流體中的加熱元件與流動的流體(氣體)之間的對流換熱原理構成的。

熱式氣體質量流量計插入管道中心部位的是兩個敏感元件，一個是測速加熱元件R6(V)，另一個是氣體溫度變化補償元件R5(T)，均用基準級鉑電阻絲繞制而成。這兩個元件與若干固定電阻組成測量電橋。R3和R4是固一電阻，并且R4 R3，R6(V) R5(T)，因而通過R6(V)的電流比通過R5(T)的電流大得多。電橋的不平衡電壓由運算放大器檢測放大，經PID調整電路后驅動達林頓管產生橋路電流，主要是R6(V)的加熱電流。

熱式氣體質量流量計通過這種反饋控制電路，使R6(V)的加熱電流隨管道煤氣流速V的提高而加大，并保持加熱溫度與被測煤氣溫度之差恒定。加熱電流的變化通過橋臂電阻R4兩端的電壓變化反映出來，經放大輸出電壓U1后送A/D變換電路。R8用于調整零點，使U1輸出值為0V，對應管道煤氣零流速。R2用于調整量程，使U1輸出值為5V，對應被測管道煤氣流速上限。U1-v特性曲線與恒溫式測速儀的靜態特性曲線一致。

由此可知，該煤氣熱式氣體質量流量計在低流速時有很高的靈敏度，可測流速范圍為0.05~50Nm/s。輸出電壓U1通過A/D實現模數轉換，其后接數字線性化單元，它是固化在一片EPROM芯片中的由U1-v對應數據組成的表格，該數據表格經實流標定后得出。儀表工作時根據U1的A/D數字量(文中簡稱熱式碼N)作地址查表獲得標準狀況下的體積流量，經單片機數據處理后送顯示器可直接讀取被測管道煤氣瞬時流量Q和累積流量。

當管道中無煤氣流過時，流量電橋處于平衡狀態，輸出值為0，代表被測煤氣零流量；而當管道中有微弱煤氣通過時，就立刻引起電橋的不平衡，測得的輸出電壓表征對應的煤氣流量值，這樣從根本上解決了煤氣小流量漏計問題。為了解決測量傳感器的動態響應問題，在熱式氣體質量流量計測量線路設計中采用了副電橋技術，提高了儀表的靈敏度。