補償式熱式氣體質量流量計的製作方法

2023-05-25 08:54:11

專利名稱：補償式熱式氣體質量流量計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量氣體流量的儀表。
背景技術：
當前計量氣體流量的熱式質量流量計必須經過實流實氣標定，在使用時氣體的成份、壓力、溫度的變化都會給儀表輸出帶來影響。尤其是儀表的零點會隨氣體壓力、溫度、成份的不同而輸出不同。常規的熱式氣體質量流量計是用熱線風速計原理，把一個加熱了的鉑絲置放於氣流中，當氣流速度增大時將從鉑絲上帶走更多的熱量，從而使鉑絲溫度下降，並導致鉑絲電阻值下降，根據電阻值下降的大小來確定氣流速度的大小。但此種測速方式與氣體成份、壓力、溫度都有一定關係，尤其是在氣體不流動時，由於氣體的成份或壓力、溫度變化將明顯引起儀表零輸出的改變，因此測量的精度不高。

發明內容
本實用新型設計了一種補償式熱式氣體質量流量計，它採用雙橋電路補償方法，當氣體的壓力、溫度、成份改變時，均能保證零點的穩定，從而使本實用新型在不同的條件下也能穩定、精確的測量氣體的流量。本實用新型包含了被測管道2，它還包含了被測管道的參比室3和信號採集電路1，參比室3安裝在被測管道2的一側上，並留有邊隙3-1、邊隙3-2，使參比室3與被測管道2相通；鉑電阻Rt1安裝在被測管道2中，鉑電阻Rt2、鉑電阻Rt3安裝在被測管道的參比室3中；信號採集電路1由主電橋1-1、副電橋1-2、信號比較電路1-3組成；主電橋1-1由副電橋1-1-1、電阻R1及鉑電阻Rt1組成，副電橋1-1-1由電阻R4、R5、R6、鉑電阻Rt2、三極體Q及運算放大器A1組成副電橋1-2由電阻R2、R3、鉑電阻Rt3組成；信號比較電路1-3由兩個運算放大器A2、A3、達林頓管T組成；達林頓管T的集電極接+Ec，T的發射極接單片機U1的A/D轉換器IC1的信號輸入端，T的基極接運算放大器A2的輸出端，A2的同相輸入端接電阻R2、R4、鉑電阻Rt2的一端及運算放大器A3的反相輸入端，R2的另一端接單片機U1的A/D轉換器IC1的信號輸入端，運算放大器A2的反相輸入端接電阻R1的一端和鉑電阻Rt1的一端，R1的另一端接單片機U1的A/D轉換器IC1的信號輸入端，Rt1的另一端接地；鉑電阻Rt2的另一端接運算放大器A1的同相輸入端和三極體Q的集電極，電阻R4的另一端接A1的反相輸入端和電阻R5的一端，R5的另一端接地，A1的信號輸出端經電阻R6接三極體Q的基極，Q的發射極接地；運算放大器A3的同相輸入端接電阻R3的一端和鉑電阻Rt3的一端，R3的另一端接單片機U1的A/D轉換器IC1的信號輸入端，Rt3的另一端接地，運算放大器A3的信號輸出端接單片機U2的A/D轉換器IC2的信號輸入端。在工作時Rt1通以較大電流，使其溫度超出被測介質一定數值；Rt2放在不流動的被測介質中，用來測量氣流的實際溫度；工作時電流使得Rt3的溫度與Rt1的溫度相同，只是Rt3被安裝在無流動的工作介質內，即與Rt1處於相同介質、相同溫度、相同壓力環境中，差別僅在於Rt1是放在氣體流動的被測管道2中，而Rt3是放在氣體不流動的參比室3內，Rt3的電流輸出被送入運放A3中去放大，用它的輸出來補償由於氣體壓力、溫度、成份變化帶來的影響；工作中由主電橋1-1、副電橋1-1-1保證Rt1的溫度始終高於Rt2(與介質溫度相同)一個固定溫度，以便氣體流動時將從Rt1上帶走相應熱量。這個熱量與被測流速保持正比關係，由鉑電阻Rt1的溫度變化，導致鉑電阻Rt1的電阻值變化和電流的變化。將主電橋1-1、副電橋1-1-1的輸出值送入運放A2放大，最終調整達林頓管T的輸出電流，並反饋給電阻R1、R2、R3和單片機U1的A/D轉換器IC1，保證能提供一個使Rt1的溫度高於Rt2的溫度一規定值的電流，這個電流與被測流速有一定相應關係，送到單片機U1的A/D轉換器IC1進行轉換，再送入單片機U2進行數據處理和輸出；本實用新型具有測量準確，穩定；不會因為氣體的溫度、壓力、成份的變化而使測量的準確性下降。它還具有在不同條件下零點穩定的優點。


圖1是本實用新型的電路結構示意圖，圖2是本實用新型中鉑電阻Rt1、Rt2、Rt3安裝在被測氣流管道2和參比室3中的結構示意圖，圖3是圖2的俯視圖。
具體實施方式
本具體實施方式
由被測管道2、參比室3和信號採集電路1組成，參比室3安裝在被測管道2的一側上，並留有邊隙3-1、邊隙3-2，使參比室3與被測管道2相通；鉑電阻Rt1安裝在被測管道2中，鉑電阻Rt2、鉑電阻Rt3安裝在被測管道的參比室3中；信號採集電路1由主電橋1-1、副電橋1-2、信號比較電路1-3組成；主電橋1-1由副電橋1-1-1、電阻R1及鉑電阻Rt1組成，副電橋1-1-1由電阻R4、R5、R6、鉑電阻Rt2、三極體Q及運算放大器A1組成；副電橋1-2由電阻R2、R3、鉑電阻Rt3組成；信號比較電路1-3由兩個運算放大器A2、A3、達林頓管T組成；運算放大器A1、A2、A3均為LM402型號，達林頓管T的集電極接+Ec，T的發射極接單片機U1的A/D轉換器IC1的信號輸入端，T的基極接運算放大器A2的輸出端，A2的同相輸入端接電阻R2、R4、鉑電阻Rt2的一端及運算放大器A3的反相輸入端，R2的另一端接單片機U1的A/D轉換器IC1的信號輸入端，運算放大器A2的反相輸入端接電阻R1的一端和鉑電阻Rt1的一端，R1的另一端接單片機U1的A/D轉換器IC1的信號輸入端，Rt1的另一端接地；鉑電阻Rt2的另一端接運算放大器A1的同相輸入端和三極體Q的集電極，電阻R4的另一端接A1的反相輸入端和電阻R5的一端，R5的另一端接地，A1的信號輸出端經電阻R6接三極體Q的基極，Q的發射極接地；運算放大器A3的同相輸入端接電阻R3的一端和鉑電阻Rt3的一端，R3的另一端接單片機U1的A/D轉換器IC1的信號輸入端，Rt3的另一端接地，運算放大器A3的信號輸出端接單片機U2的A/D轉換器IC2的信號輸入端。
權利要求1.補償式熱式氣體質量流量計，包含了被測管道(2)，其特徵在於它還包含了被測管道的參比室(3)和信號採集電路(1)，參比室(3)安裝在被測管道(2)的一側上，並留有邊隙(3-1)、邊隙(3-2)，使參比室(3)與被測管道(2)相通；鉑電阻Rt1安裝在被測管道(2)中，鉑電阻Rt2、鉑電阻Rt3安裝在被測管道的參比室(3)中。
2.根據權利要求1所述的補償式熱式氣體質量流量計，其特徵在於信號採集電路(1)由主電橋(1-1)、副電橋(1-2)、信號比較電路(1-3)組成；主電橋(1-1)由副電橋(1-1-1)、電阻R1及鉑電阻Rt1組成，副電橋(1-1-1)由電阻R4、R5、R6、鉑電阻Rt2、三極體Q及運算放大器A1組成；副電橋(1-2)由電阻R2、R3、鉑電阻Rt3組成；信號比較電路(1-3)由兩個運算放大器A2、A3、達林頓管T組成；達林頓管T的集電極接+Ec，T的發射極接單片機U1的A/D轉換器IC1的信號輸入端，T的基極接運算放大器A2的輸出端，A2的同相輸入端接電阻R2、R4、鉑電阻Rt2的一端及運算放大器A3的反相輸入端，R2的另一端接單片機U1的A/D轉換器IC1的信號輸入端，運算放大器A2的反相輸入端接電阻R1的一端和鉑電阻Rt1的一端，R1的另一端接單片機U1的A/D轉換器IC1的信號輸入端，Rt1的另一端接地；鉑電阻Rt2的另一端接運算放大器A1的同相輸入端和三極體Q的集電極，電阻R4的另一端接A1的反相輸入端和電阻R5的一端，R5的另一端接地，A1的信號輸出端經電阻R6接三極體Q的基極，Q的發射極接地；運算放大器A3的同相輸入端接電阻R3的一端和鉑電阻Rt3的一端，R3的另一端接單片機U1的A/D轉換器IC1的信號輸入端，Rt3的另一端接地，運算放大器A3的信號輸出端接單片機U2的A/D轉換器IC2的信號輸入端。
專利摘要補償式熱式氣體質量流量計，它涉及一種測量氣體流量的儀表。它包含了被測管道(2)，它還包含了被測管道的參比室(3)和信號採集電路(1)，參比室(3)安裝在被測管道(2)的一側上，並留有邊隙(3－1)、邊隙(3－2)，使參比室(3)與被測管道(2)相通；鉑電阻Rt
文檔編號G01F15/04GK2555502SQ0227527
公開日2003年6月11日 申請日期2002年9月14日 優先權日2002年9月14日
發明者陳守仁, 曹柏青, 張曉東 申請人:哈爾濱工業大學科技發展有限責任公司