[发明专利]一种可实现响应时间补偿的热式微流量计信号处理电路

说明书

本发明公开了一种可实现响应时间补偿的热式微流量计信号处理电路，主要解决了现有技术中存在的流量计平衡时间较长，一般在数十秒量级，很难满足实时响应的问题。该流量计信号处理电路包括流量计电桥输出电路，与流量计电桥输出电路连接的比例微分电路，与比例微分电路连接的模数转换电路，与模数转换电路连接的数据处理电路，以及与数据处理电路连接的RS422通信电路。通过上述方案，本发明达到了有效增强热分布式气体流量计时间响应速度，满足实时响应的需求，从而改善其动态测量特性的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体地讲，是涉及一种可实现响应时间补偿 的热式微流量计信号处理电路。

背景技术

热式气体微流量计主要用于中小型管道中的微小流量流体测量，其原理是 利用流动流体传递热量改变测量管壁温度分布，从而实现流速测量。典型热分 布式气体质量流量计如图1所示，在一根小口径薄壁测量管的外壁上，绕制两 对具有高温度系数的电阻丝，组成惠斯顿电桥。电桥输入为直流恒定电流。通 电后，电阻丝所产生的热量加热测量管和其内部的气体，气体流过时，热量通 过线圈绝缘层、管壁、流体边界层传导热量给管内流体，导致上游温度下降， 下游温度上升，电桥不平衡，从而引起输出信号变化，测量变化值并推算管内 气体流动速率。

由于管内流速微小，惠斯顿电桥输出的差分信号比较幅度较小，因而需要 设计差分信号前置放大电路，并且进行噪声滤波。

当恒定流速和温度的流体经过热分布式质量流量计时，流量计电桥的原温 度平衡将被打破，建立新的平衡，新平衡态建立所需时间即为流量计稳态响应 时间。流量计内流体运动状态一般为层流，流体与电阻丝之间的热平衡主要靠 热传导完成，平衡时间较长，一般在数十秒量级，往往难以满足实时响应的需 求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现响应时间补偿的热式微流量计信号处理 电路，主要解决现有技术中存在的流量计平衡时间较长，一般在数十秒量级， 很难满足实时响应的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可实现响应时间补偿的热式微流量计信号处理电路，包括流量计电桥 输出电路，与流量计电桥输出电路连接的比例微分电路，与比例微分电路连接 的模数转换电路，与模数转换电路连接的数据处理电路，以及与数据处理电路 连接的RS422通信电路；所述流量计电桥输出电路包括仪表放大器芯片U1，一 端与芯片U1第1引脚连接、另一端接信号输入PCB连接器P1第3引脚连接的 电阻R1，一端与芯片U1第2引脚连接、另一端与芯片U1第3引脚连接的电阻 R3，一端与芯片U1第4引脚连接、另一端接信号输入PCB连接器P1第2引脚 连接的电阻R2，一端与芯片U1第1引脚连接、另一端接芯片U1第4引脚的电 容C4，一端与芯片U1第1引脚连接、另一端接地的电容C3，一端与芯片U1 第4引脚连接、另一端接地的电容C5，以及同时一端与+5V电源连接、另一端 接地的电源去耦滤波电容C1和C2，其中，芯片U1的第5引脚接-5V电源、第 6引脚接地、第8引脚接+5V电源。