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热式气体质量流量计的原理及设计

2018年10月30日 10:46 ? 次阅读

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——热式气体质量流量计。该专利由山东贝特智联表计股份有限公司申请,并于2018年10月12日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及一种流量计,具体说是一种热式气体质量流量计。

发明背景

流量测量作为一项复杂的技术,已应用在环境条件不同的各种场合。因此,在选用流量测试方法时除要适应所使用的条件之外,还要考虑准确度等级、流量范围、抗干扰性、压力损失、耐腐蚀和防爆等级等因素。

热式流量计是基于加热传感元件的对流传热的原理,是直接式质量流量计,主要应用于气体质量流量测量,具有压损低、流量量程范围大、精度高、重复性高、无可动部件等优点,其广泛应用于航空、航天、能源、医学、汽车工业、电厂以及管道运输等领域。

现有的热式气体质量流量计主要存在以下技术缺陷: 1)响应速度慢;2)量程比小; 3)反应时间长,通常需要4-5秒;4)无法进行标定,没办法保证精度;信号出来时曲线通常要用音速喷嘴装置标定30多个流量点还无法保证精度。

发明内容

本发明就是为了解决现有热式气体质量流量计响应速度慢、量程比小、反应时间长、精度低的技术问题,提供一种响应速度快、量程比大、反应时间短、精度高的热式气体质量流量计。

热式气体质量流量计的原理及设计

本发明的技术方案是,提供一种热式气体质量流量计,包括测量杆,测量杆上设有传感器,传感器包括衬底,衬底上设有长方形测温薄膜和L形加热薄膜,长方形测温薄膜位于L形加热薄膜的内侧;衬底上除长方形测温薄膜和L形加热薄膜的其它位置设有隔热层;

热式气体质量流量计还包括信号处理模块,信号处理模块与传感器连接,信号处理模块用于将传感器输出的信号进行放大和转换;信号处理模块包括桥路电路和信号转换电路;

桥路电路包括OP177运算放大器MPSAO5三极管、第一电阻、第二电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、3296电位器,第一电阻、第二电阻、3296电位器、第四电阻和长方形测温薄膜依次串联后接地,OP177运算放大器的正相输入端与3296电位器连接,MPSAO5三极管的集电极与第一电阻连接;MPSAO5三极管的发射极与第六电阻的一端连接,第六电阻的另一端与L形加热薄膜的一端连接,L形加热薄膜的另一端接地;第六电阻和L形加热薄膜之间的节点与OP177运算放大器的反相输入端连接;第一电阻和第二电阻之间的节点与MPSAO5三极管的发射极连接,MPSAO5三极管的基极通过第七电阻与OP177运算放大器的输出端连接,第八电阻连接于OP177运算放大器的输出端与反相输入端之间,第一电阻和第二电阻之间的节点与第五电阻的一端连接,第五电阻的另一端与第九电阻的一端连接,第九电阻的另一端接地;

信号转换电路包括仪表放大器芯片AD620、第一运算乘法器芯片AD633、第二运算乘法器芯片AD633、A/D转换芯片AD7705BR、MSP430芯片和第十二电阻,第五电阻和第九电阻之间的节点与仪表放大器芯片AD620的第3管脚连接,仪表放大器芯片AD620的第6管脚与第一运算乘法器芯片AD633的第1管脚连接,第一运算乘法器芯片AD633的第5管脚与第二运算乘法器芯片AD633的第1管脚连接,第二运算乘法器芯片AD633的第5管脚通过第十二电阻与A/D转换芯片AD7705BR的第6管脚连接,A/D转换芯片AD7705BR的第13管脚与MSP430芯片的P5 .1管脚连接。

本发明的有益效果是,响应速度快、灵敏度非常高,精度高,流量下限极低,在0 .01m/s情况下就开始计量,流量上限可以到28m/s,量程比能达到1比2800;可动部件小,体积小,压损小。

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