熱式質(zhì)量流量計的分類(lèi)說(shuō)明

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(dòng)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(shí)現方式： （1）只對一只鉑電阻加熱，由熱擴散原理測量溫差。 原理：與恒溫差式流量計的結構類(lèi)似，在測量管路中同樣加入兩個(gè)金屬鉑電阻，一個(gè)為用于測量被測流體溫度的測溫電阻，另一個(gè)為用于測量被測流體速度的測速電阻。在加熱器上加上一個(gè)恒定的功率對測速鉑電阻加熱，流體在靜止時(shí)測速鉑電阻和測溫鉑電阻表面溫度差ΔT21=TS2-TS1**，隨著(zhù)介質(zhì)的流動(dòng)，兩個(gè)鉑電阻表面溫度差減小。流體的流量越大，兩只鉑電阻的溫差越小。鉑電阻連接在惠斯通電橋中，鉑電阻的溫度不同使鉑電阻的電阻呈現不同阻值，從而使電橋不平衡，通過(guò)檢測電橋的電壓差來(lái)反應流體流量。 該恒功率式質(zhì)量流量計存在的問(wèn)題：若流體的密度為ρ，流速為μ，加熱鉑電阻被流體帶走的熱量為Q，測溫鉑電阻和測速鉑電阻的溫度差為 △T21，則有關(guān)系式：

Q/ΔT21=k1+k2•（ρ•μ）k3

式中對于組分一定的流體，k1、k2、k3為常數。

在橫截當S的管路中，質(zhì)量流量qm=ρ•μ•S。測量過(guò)程中，測速鉑電阻被電流I加熱，在熱平衡狀態(tài)下，電流的加熱功率與測速鉑電阻被帶走的熱量處于平衡狀態(tài)，即Q=I2•RS2。因此質(zhì)量流量qm與Q/ΔT21成一一對應的關(guān)系，可表示為：

qm=f〔I2•RS2/ΔT21〕

當加熱電流I不變，通過(guò)測出流體的溫差ΔT21計算流體的質(zhì)量流量時(shí)，忽略了測速鉑電阻RS2隨溫度的變化，會(huì )造成誤差。

（2）對兩只對稱(chēng)的鉑電阻進(jìn)行加熱，由熱平衡原理計算溫度差。

傳感器 的結構是把兩個(gè)*相同的鉑電阻對稱(chēng)的固定在熱源的兩側，放置在流體中。采用一個(gè)恒流源（恒壓源）對熱源加熱，流體流動(dòng)使兩個(gè)鉑電阻的溫度不同。鉑電阻連接在惠斯通電橋中，鉑電阻的溫度不同使鉑電阻的電阻呈現不同阻值，從而使電橋不平衡，通過(guò)檢測電橋的電壓來(lái)反應流體流量。 現從傳熱學(xué)角度對該傳感器原理作進(jìn)一步的分析。假定流體為均勻分布的牛頓型流體，以一維測量為例：如圖1所示，熱源R置于傳感器基片的中心，在其兩邊對稱(chēng)地放置兩個(gè)*相同的溫度檢測芯片（薄膜式鉑電阻）S1和S2傳感器與流體之間的熱交換主要通過(guò)對流進(jìn)行，熱源與溫度檢測芯片之間的熱交換可通過(guò)傳導和對流進(jìn)行。

當流體流速為零，即當流體處于靜止狀態(tài)時(shí)，表面附近的流線(xiàn)場(chǎng)及主要由此產(chǎn)生的溫度場(chǎng)相對于熱源呈對稱(chēng)分布。由于結構上的對稱(chēng)性，通過(guò)基片熱傳導進(jìn)行的熱交換相對于熱源始終是對稱(chēng)的。此時(shí)感溫芯片的鉑電阻溫度滿(mǎn)足TS1=TS2，即溫差：ΔT21=TS2-TS1=0。

當流體流動(dòng)時(shí)，流體和鉑電阻之間主要為對流換熱，由于局部對流換熱系數的不同，基片表面附近的流線(xiàn)場(chǎng)及相應的溫度場(chǎng)相對于中心熱源的分布發(fā)生變化，導致傾向性的不對稱(chēng)分布。根據熱邊界層理論，可知，此時(shí)上游溫度檢測芯片表面冷卻速率高于下游芯片表面，即鉑電阻S1的換熱系數大于S2是換熱系數，所以TS2＞TS1，溫差溫度差：ΔT21=TS2-TS1＞0。

且ΔT21的值隨流體流速的增大而增大。如果改變流體流向，ΔT21亦相應改變符號。

利用熱平衡方程可以計算出因對流引起的芯片表面的溫度再分布，獲得溫度差與流速的關(guān)系式。