一種新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]熱式質(zhì)量流量計(jì)(Thermal Mass Flow——TMF)，利用流動(dòng)中的流體與熱源(流體中外加熱的物體或測(cè)量管外加熱體)之間熱量交換關(guān)系來測(cè)量流量的儀表。TMF用的最多的有兩類(用于氣體測(cè)量):1.熱分布式流量計(jì)(thermal profile flowmeter)，利用流動(dòng)流體傳遞熱量，改變測(cè)量管壁溫度分布的熱傳導(dǎo)分布效應(yīng)。這種質(zhì)量流量計(jì)，曾稱量熱式流量計(jì)。2.金氏定律熱式流量計(jì)(King’ s law TMF)利用熱消散(冷卻)效應(yīng)。這種流量計(jì)由于在結(jié)構(gòu)上檢測(cè)元件伸入測(cè)量管內(nèi)，也稱浸入型(immers1n type)或侵入型(intrus1ntype)。按照熱式質(zhì)量流量計(jì)的原理，有的公司也推出了適用于液體微小流量測(cè)量的TMF。
[0003]冷卻效應(yīng)的插入式TMF國外近年在環(huán)境保護(hù)和流程工程工業(yè)中應(yīng)用發(fā)展迅速。例如:水泥工業(yè)豎式磨粉機(jī)排放熱氣流量控制、煤粉燃燒過程粉/氣配比控制、污水處理發(fā)生的氣體流量測(cè)量，燃料電池工廠各種氣體流量測(cè)量等等。大管道用還有徑向分段排列多組檢測(cè)元件組成的插入檢測(cè)桿，應(yīng)用于鍋爐進(jìn)風(fēng)量控制以及煙囪煙道排氣監(jiān)測(cè)S02和N02排放總量。
[0004]液體微小流量TMF應(yīng)用于化學(xué)、石油化工、食品等流程工業(yè)實(shí)驗(yàn)性裝置。如液化氣流量測(cè)量，注入過程中控制流量；高壓栗流量控制的反饋量；藥液配比系統(tǒng)定流量配比控制；還有在色譜儀等儀器上用作定量液取樣控制以及用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)麻醉液流量測(cè)量等等。
[0005]目前通用的氣體流量計(jì)的原理是在管壁外設(shè)置熱源，利用氣體的流動(dòng)的傳熱關(guān)系，測(cè)量熱源上被氣體分子帶走的熱量，從而得到對(duì)應(yīng)流過的氣體分子質(zhì)量從而計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的氣體流量?，F(xiàn)有的氣體流量計(jì)一般進(jìn)采用一個(gè)測(cè)量用的傳感器，而實(shí)際測(cè)量過程中，氣體的溫度、壓力等各種因素會(huì)對(duì)氣體的傳熱系數(shù)產(chǎn)生影響，從而使測(cè)量零點(diǎn)發(fā)生漂移，造成了測(cè)量精度的降低。
[0006]在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，為了有效地進(jìn)行生產(chǎn)操作和控制工藝流程中各種物質(zhì)的配比、監(jiān)視管道輸料系統(tǒng)的運(yùn)行情況及進(jìn)行油、氣、水等能源的計(jì)量與經(jīng)濟(jì)核算，需要測(cè)量這些生產(chǎn)過程中各種介質(zhì)的物理參數(shù)。其中，流體的流量是經(jīng)常測(cè)量和控制的參數(shù)之一。為了滿足社會(huì)的需要，經(jīng)過人們的不懈努力，基于不同物理規(guī)律所開發(fā)的流量測(cè)量方法及裝置已達(dá)一百多種。
[0007]TMF的特點(diǎn)——優(yōu)點(diǎn):1.可測(cè)微小流量，熱分布式TMF可測(cè)量低流速(氣體
0.02~2m/s)微小流量；浸入式TMF可測(cè)量低~中偏高流速(氣體2~60m/s);插入式TMF適合于大管徑；2.無活動(dòng)部件；3.壓力損失小，無分流管式的熱分布式儀表無阻流件，壓力損失很??；帶分流管的熱分布式儀表和浸入型儀表，雖在測(cè)量管道中置有阻流件，但壓力損失也不大；4.熱分布式儀表用于H2、N2、02、C0、N0等接近理想氣體的雙原子氣體，不必用這些氣體專門標(biāo)定。直接用空氣標(biāo)定的儀表，實(shí)驗(yàn)證明差別僅2%左右，用于Ar、He等單原子氣體則乘系數(shù)1.4即可；用于其他氣體可用比熱容換算，但偏差可能稍大些(氣體的比熱容會(huì)隨著壓力溫度而變，但在所使用的溫度壓力附近不大的變化可視為常數(shù))。缺點(diǎn):①響應(yīng)慢；②被測(cè)氣體組份變化較大的場(chǎng)所，因CP值和熱導(dǎo)率變化，測(cè)量值會(huì)有較大變化而產(chǎn)生誤差。③對(duì)于小流量，儀表會(huì)給被測(cè)氣體帶來相當(dāng)?shù)臒崃?。?duì)于熱分布式TMF，被測(cè)氣體若在管壁沉積垢層影響測(cè)量值，必須定期清洗；細(xì)管型儀表易堵。④對(duì)脈動(dòng)流在使用上受到限制。液體用TMF對(duì)于粘性液體在使用上受到限制。
[0008]液體的質(zhì)量流量是工業(yè)測(cè)量中及其重要的參數(shù)，隨著液體系統(tǒng)向微小化方向的發(fā)展，對(duì)微流量質(zhì)量流量計(jì)的需求也越來越多，但是常用的流量計(jì)難以直接應(yīng)用于微流量測(cè)量系統(tǒng)中，測(cè)量的自動(dòng)化程度不高、操作復(fù)雜。在一些特殊環(huán)境比如狹小空間、功率有限、微小流量即低流速(IX 1州S)、微小管道(壁厚1mm，內(nèi)徑由4mm)，寬溫度范圍(0°C?200°C )，傳統(tǒng)的熱分布式質(zhì)量流量計(jì)無法進(jìn)行測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計(jì)，本發(fā)明沒有可動(dòng)部件、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，而且簡(jiǎn)化了測(cè)量過程，易于測(cè)量降低了成本，適合于液體微小流量的測(cè)量。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
根據(jù)本發(fā)明提出的一種新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計(jì)，包括測(cè)量管、第一感溫元件、第二感溫元件、加熱器線圈、溫差轉(zhuǎn)換電路以及加熱電源；其中，加熱器線圈和兩個(gè)感溫元件均繞在測(cè)量管的外壁上，加熱器線圈繞在測(cè)量管的中間且該中間處的測(cè)量管外壁向外側(cè)凸起，第一感溫元件、第二感溫元件分別位于加熱器線圈的兩邊且相對(duì)稱，加熱器線圈與加熱電源連接，第一感溫元件和第二感溫元件分別與溫差轉(zhuǎn)換電路連接；其中，
所述溫差轉(zhuǎn)換電路包括第一至第七電阻、第一至第三反饋放大器和三極管；其中，第一電阻的一端與第二感溫元件的一端、三極管的發(fā)射極分別連接，三極管的集電極與電源連接，第一電阻的另一端與第三電阻的一端、第一反饋放大器的正輸入端分別連接，第一反饋放大器的負(fù)輸入端與第五電阻的一端連接，第五電阻的另一端與第一反饋放大器的輸出端、第一感溫元件的一端分別連接，第一感溫元件的另一端與第四電阻的一端、第二反饋放大器的正輸入端分別連接，第四電阻的另一端與地、第三電阻的另一端、第七電阻的一端、第二電阻的一端分別連接，第七電阻的另一端與第二反饋放大器的負(fù)輸入端、第六電阻的一端分別連接，第六電阻的另一端與第二反饋放大器的輸出端、第三反饋放大器的負(fù)輸入端分別連接，第二電阻的另一端第三反饋放大器的正輸入端、第二感溫元件的另一端分別連接，第三反饋放大器的輸出端與三極管的基極連接。
[0010]作為本發(fā)明所述的一種新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述中間處的測(cè)量管外壁向外側(cè)凸起為梯形。
[0011]作為本發(fā)明所述的一種新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述加熱器線圈為鎳鎘加熱絲。
[0012]作為本發(fā)明所述的一種新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述第一感溫元件、第二感溫元件均為銅絲線圈。
[0013]作為本發(fā)明所述的一種新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述銅絲線圈為長度相等、阻值相等的銅絲線圈。
[0014]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
(1)本發(fā)明通過改進(jìn)管道結(jié)構(gòu)，使得質(zhì)量流量與管道冷熱端溫差之間的變化關(guān)系趨于簡(jiǎn)單線形化，易于測(cè)量；
(2)本發(fā)明沒有可動(dòng)部件、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，而且簡(jiǎn)化了測(cè)量過程，易于測(cè)量降低了成本，適合于液體微小流量的測(cè)量。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是溫差轉(zhuǎn)換電路示意圖。
[0017]圖中的附圖標(biāo)記解釋為:1-測(cè)量管，2-第一感溫元件，3-