浅析热式气体质量流量计的工作原理及基本结构构成

热式气体质量流量计是根据测速仪的有关原理，基于插入流体中的加热元件与流动的流体(气体)之间的对流换热原理构成的。

热式气体质量流量计插入管道中心部位的是两个敏感元件，一个是测速加热元件R6(V)，另一个是气体温度变化补偿元件R5(T)，均用基准级铂电阻丝绕制而成。这两个元件与若干固定电阻组成测量电桥。R3和R4是固一电阻，并且R4 R3，R6(V) R5(T)，因而通过R6(V)的电流比通过R5(T)的电流大得多。电桥的不平衡电压由运算放大器检测放大，经PID调整电路后驱动达林顿管产生桥路电流，主要是R6(V)的加热电流。

热式气体质量流量计通过这种反馈控制电路，使R6(V)的加热电流随管道煤气流速V的提高而加大，并保持加热温度与被测煤气温度之差恒定。加热电流的变化通过桥臂电阻R4两端的电压变化反映出来，经放大输出电压U1后送A/D变换电路。R8用于调整零点，使U1输出值为0V，对应管道煤气零流速。R2用于调整量程，使U1输出值为5V，对应被测管道煤气流速上限。U1-v特性曲线与恒温式测速仪的静态特性曲线一致。

由此可知，该煤气热式气体质量流量计在低流速时有很高的灵敏度，可测流速范围为0.05~50Nm/s。输出电压U1通过A/D实现模数转换，其后接数字线性化单元，它是固化在一片EPROM芯片中的由U1-v对应数据组成的表格，该数据表格经实流标定后得出。仪表工作时根据U1的A/D数字量(文中简称热式码N)作地址查表获得标准状况下的体积流量，经单片机数据处理后送显示器可直接读取被测管道煤气瞬时流量Q和累积流量。

当管道中无煤气流过时，流量电桥处于平衡状态，输出值为0，代表被测煤气零流量；而当管道中有微弱煤气通过时，就立刻引起电桥的不平衡，测得的输出电压表征对应的煤气流量值，这样从根本上解决了煤气小流量漏计问题。为了解决测量传感器的动态响应问题，在热式气体质量流量计测量线路设计中采用了副电桥技术，提高了仪表的灵敏度。