[实用新型]气体质量流量计

说明书

本实用新型为一种气体测量装置，特别是一种直接测量气体质量流量的装置。

现有的气体质量流量计一般为测量容积，然后再根据现场的大气压和温度进行补偿换算成气体质量流量，主要缺点是：①存在压力和温度测量误差和换算误差；②质量流量显示滞后，不能实时控制气体的质量流量

本实用新型的目的在于针对上述缺点，直接采用温度传感器件，根据气体分子的吸热量和放热量与气体质量流量的对应关系，输出标准的电量信号，数字显示标准状态(0℃，101.325KPa)下的气体质量流量。

本实用新型的目的是通过如下方式实现的：在中空的基体(1)内部有一限流器(2)，在基体(1)上部为毛细管绕组式温度传感器(3)，所述传感器(3)由一根毛细管(4)和缠绕其上的三组线圈组成，中间绕组为卡马斯加热圈(5)，两测相对称、阻值相等的绕组为热敏材料线圈(6)，线圈(6)与电量转换电路相连，电量转换电路包括信号放大处理电路、接口电路和数字显示电路。

本实用新型由于采用限流器而成为分流式结构，可满足任一量程的气体流量的测量要求，并且采用电量转换电路和国际标准制式的接口形式，使之具备体积小、精度高、通用性强的优点。

图1为气体质量流量计分流式结构图。

图2为传感器接线图。

图3为传感器输出特性。

图4为电量转换电路框图。

在图中：(1)基体；(2)限流器；(3)传感器；(4)毛细管；(5)卡马斯加热线圈；(6)热敏材料线圈；(7)放大器；(8)线性补偿；(9)超前网络；(10)接口电路；(11)数字显示器。

下面结合附图对本实用新型作具体描述：

接通电源，卡马斯加热线圈(5)达到一定温度，在毛细管(4)内没有气体流动时，两组对称的热敏材料线圈(6)的阻值相等，当气体从毛细管(4)内流动时，改变了两热敏材料线圈的热平衡，使两线圈的阻值发生变化，其阻值差的大小与气体的质量流量成比例关系，通过电量转换电路，输出标准的电压或电流信号，进行数字显示。

由于热敏材料的两组线圈是采用相同的电阻温度系数，并且阻值相等和对称，在环境温度变化时，两线圈的阻值仍然相等，所以不受环境温度的影响，具有自动调零的特性。

对于单一组份和固定比例的混合气体的比热，在0～60℃范围内是一个常数，气体分子的吸、放热量与气体分子的多少成比例，即与气体的质量流量成比例关系，与压力无关。

使用毛细管直接测量气体质量流量为直通式，适用于微小气体流量的测量和控制，因为传感器的输出特性(图3)呈抛物线形，当气体的流量超过线性段后，输出的信号随气体流量增大而减小，为保证毛细管(4)内的气体流量在输出信号的线性段范围内，采用限流器而形成分流式结构(见图1)，毛细管内的气体流量与主通道内的气体流量成固定比例，选择不同的分流比例，将有不同的气体质量流量的量程，因而分流式结构可满足任一量程的气体流量的测量要求。

限流器(2)的作用是产生一定的压差，使气体能分流进入毛细管内，限流器(2)的结构可采用粉沫冶金、钢丝网、小孔板、微小间隙膜片等

电量转换电路的作用是将与气体质量流量成比例关系的电阻差值信号经惠登斯电桥(图中未画出)转换为电压毫伏信号。

信号放大处理电路的作用是将电压信号经两次放大后分别作两种处理，首先利用一个超前网络(9)使处理过的电压信号正比于传感信号，其目的是解决传感器的时滞，其次将放大信号的共模电压引入传感器桥路以补偿传感器动态响应的非线性，从而极大地保证并提高了流量测量的精度。

采用国际标准制式的接口形式，并在电路中同时进行了标准信号输出处理，电流信号输出：4～20mA，0～20mA；电压信号：0～5V，1～5V。其特点是精度高、稳定性强、带负载能力强，适用于远距离信号传输，接口电路的特征在于流量测量、控制与输出标准信号的处理同时进行。