熱式質(zhì)量流量計(jì)概述

發(fā)布日期：2022-11-18      瀏覽次數(shù)：653

熱式質(zhì)量流量計(jì)概述??

1. 熱式質(zhì)量流量計(jì)




質(zhì)量流量計(jì)使用一種相對(duì)較新的測(cè)量原理，該原理近年來(lái)迅速普及，用于嚴(yán)格測(cè)量和可壓縮流體應(yīng)用（例如氣體）作為考慮溫度和壓力的質(zhì)量測(cè)量方法。質(zhì)量流量計(jì)可大致分為科里奧利型和熱式。這次，我們將介紹我們的熱式質(zhì)量流量計(jì)，主要用于測(cè)量除蒸汽以外的氣體的流量，以及我們的流量傳感器式質(zhì)量流量計(jì)。




■ 熱式質(zhì)量流量計(jì)的歷史 歷史比較短，據(jù)說(shuō)起源于NASA用于火箭研制的試驗(yàn)研究。之后，由于半導(dǎo)體制造業(yè)的高速發(fā)展，擴(kuò)散爐等半導(dǎo)體成膜工藝取得了顯著進(jìn)步。近年來(lái)，以工廠節(jié)能為目的的基本單位管理、適當(dāng)使用量管理、部門管理、燃料電池、醫(yī)療、生物技術(shù)等應(yīng)用領(lǐng)域，燃?xì)獾纳虡I(yè)交易，醫(yī)院的燃?xì)馐褂霉芾恚?etc. are rapidly expanding. 擴(kuò)大。




■ 熱式流量計(jì)原理 由于從原理公式上解釋起來(lái)有些困難，我們?cè)诒竟?jié)中簡(jiǎn)單說(shuō)明一下。簡(jiǎn)而言之，就是利用氣體的熱擴(kuò)散效應(yīng)來(lái)測(cè)量流量的原理。這是因?yàn)閭鞑サ臒崃扛鶕?jù)氣體壓縮的程度而變化，因此傳感器本身具有與質(zhì)量流量成正比的輸出特性。由于氣體是一種可壓縮流體，過(guò)去廣為人知的體積流量計(jì)需要使用博伊爾-查爾斯公式進(jìn)行溫度和壓力校正才能進(jìn)行精確測(cè)量。由參考流量調(diào)節(jié)的熱式質(zhì)量流量計(jì)可以高精度地測(cè)量質(zhì)量流量。




■ 1.2. 熱式質(zhì)量流量計(jì)的分類




按測(cè)量傳感器分層主要有毛細(xì)管式、熱線式、半導(dǎo)體式（流量傳感器式）。




(1)毛細(xì)管式




這是一種猜測(cè)型測(cè)量方法，其中在稱為層流元件的整流部分設(shè)置旁路通道以測(cè)量流量。目前這種原理在熱式流量計(jì)中最為常見(jiàn)，主要用于半導(dǎo)體制造過(guò)程中的氣體控制。 由于氣體與傳感器部分不直接接觸流體，因此可以測(cè)量腐蝕性氣體，氣體接觸面可用電解拋光等方法清洗。另一方面，層流元件的壓力損失大，無(wú)法測(cè)量低壓氣體，也有特性變大的缺點(diǎn)。




圖1-1 氣體微流量流量計(jì)




(2) 熱線流量計(jì)




由于成本合理，該原則近年來(lái)發(fā)展迅速。該方法使用熱線（加熱器）和安裝在管道中的溫度傳感器測(cè)量流速。過(guò)去，直管因?yàn)樾枰鳈C(jī)構(gòu)而被認(rèn)為較長(zhǎng)，但現(xiàn)在也開(kāi)發(fā)了內(nèi)置整流機(jī)構(gòu)的絲網(wǎng)型和蜂窩型，也出現(xiàn)了一些不需要直管的產(chǎn)品。擅長(zhǎng)測(cè)量較高流速范圍，廣泛用于測(cè)量壓縮空氣、氮?dú)獾攘魉傧鄬?duì)于管徑較大的氣體。




圖 1-2 從小到大氣體流量的流量計(jì)




(3) 熱電偶型




也叫熱電堆式，字面意思是只測(cè)量熱電偶的溫度變化。測(cè)量通常在相對(duì)高速的范圍內(nèi)進(jìn)行，并且使用許多方法，其中熱電偶以類似于上述毛細(xì)管類型的結(jié)構(gòu)直接插入傳感器部分。主要用于測(cè)量高流速和大流量。




(4) 流量傳感器類型




這是熱方法中最新的方法。傳感器部分是由硅晶片形成的半導(dǎo)體型流量傳感器，由于元件微小，熱容量小，因此測(cè)量范圍比熱式更寬。原則上可以進(jìn)行雙向流量測(cè)量，功耗低到可以用電池驅(qū)動(dòng)。




圖 1-4.1 微型流量傳感器芯片




圖1-4.2 微流量傳感器測(cè)量原理（AA'截面）


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