一種基于穩(wěn)定電源的新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于穩(wěn)定電源的新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計。
【背景技術(shù)】
[0002]熱式質(zhì)量流量計(Thermal Mass Flow——TMF)，利用流動中的流體與熱源(流體中外加熱的物體或測量管外加熱體)之間熱量交換關(guān)系來測量流量的儀表。TMF用的最多的有兩類(用于氣體測量):1.熱分布式流量計(thermal profile flowmeter)，利用流動流體傳遞熱量，改變測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，曾稱量熱式流量計。2.金氏定律熱式流量計(King’ s law TMF)利用熱消散(冷卻)效應(yīng)。這種流量計由于在結(jié)構(gòu)上檢測元件伸入測量管內(nèi)，也稱浸入型(immers1n type)或侵入型(intrus1ntype)。按照熱式質(zhì)量流量計的原理，有的公司也推出了適用于液體微小流量測量的TMF。
[0003]冷卻效應(yīng)的插入式TMF國外近年在環(huán)境保護和流程工程工業(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)生的氣體流量測量，燃料電池工廠各種氣體流量測量等等。大管道用還有徑向分段排列多組檢測元件組成的插入檢測桿，應(yīng)用于鍋爐進風量控制以及煙囪煙道排氣監(jiān)測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)實驗性裝置。如液化氣流量測量，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物實驗麻醉液流量測量等等。
[0005]目前通用的氣體流量計的原理是在管壁外設(shè)置熱源，利用氣體的流動的傳熱關(guān)系，測量熱源上被氣體分子帶走的熱量，從而得到對應(yīng)流過的氣體分子質(zhì)量從而計算單位時間內(nèi)的氣體流量?，F(xiàn)有的氣體流量計一般進采用一個測量用的傳感器，而實際測量過程中，氣體的溫度、壓力等各種因素會對氣體的傳熱系數(shù)產(chǎn)生影響，從而使測量零點發(fā)生漂移，造成了測量精度的降低。
[0006]在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實驗中，為了有效地進行生產(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)的運行情況及進行油、氣、水等能源的計量與經(jīng)濟核算，需要測量這些生產(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)常測量和控制的參數(shù)之一。為了滿足社會的需要，經(jīng)過人們的不懈努力，基于不同物理規(guī)律所開發(fā)的流量測量方法及裝置已達一百多種。
[0007]TMF的特點——優(yōu)點:1.可測微小流量，熱分布式TMF可測量低流速(氣體
0.02~2m/s)微小流量；浸入式TMF可測量低~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定。直接用空氣標定的儀表，實驗證明差別僅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:①響應(yīng)慢；②被測氣體組份變化較大的場所，因cp值和熱導(dǎo)率變化，測量值會有較大變化而產(chǎn)生誤差。③對于小流量，儀表會給被測氣體帶來相當?shù)臒崃?。對于熱分布式TMF，被測氣體若在管壁沉積垢層影響測量值，必須定期清洗；細管型儀表易堵。④對脈動流在使用上受到限制。液體用TMF對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，對微流量質(zhì)量流量計的需求也越來越多，但是常用的流量計難以直接應(yīng)用于微流量測量系統(tǒng)中，測量的自動化程度不高、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)量流量計無法進行測量。

【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)的不足而提供一種基于穩(wěn)定電源的新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計，本發(fā)明沒有可動部件、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便，而且簡化了測量過程，易于測量降低了成本，適合于液體微小流量的測量。
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)明提出的一種基于穩(wěn)定電源的新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計，包括測量管、第一感溫元件、第二感溫元件、加熱器線圈、溫差轉(zhuǎn)換電路、加熱電源以及電源模塊；其中，加熱器線圈和兩個感溫元件均繞在測量管的外壁上，加熱器線圈繞在測量管的中間且該中間處的測量管外壁向外側(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，
所述電源模塊包括鋰電池、控制電路、充電電路、短路保護電路、溫度和過放保護電路、電壓輸出電路、電量顯示電路；其中，所述充電電路的輸出端與控制電路的輸入端、鋰電池的輸入端分別連接，鋰電池的輸出端與短路保護電路的輸入端連接、短路保護電路的輸出端與溫度和過放保護電路的輸入端連接，溫度和過放保護電路的輸出端與電壓輸出電路的輸入端連接，控制電路的輸出端與電量顯示電路的輸入端連接，溫度和過放保護電路與控制電路連接，鋰電池與控制電路連接。
[0010]作為本發(fā)明所述的一種基于穩(wěn)定電源的新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計進一步優(yōu)化方案，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。
[0011]作為本發(fā)明所述的一種基于穩(wěn)定電源的新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計進一步優(yōu)化方案，所述中間處的測量管外壁向外側(cè)凸起為梯形。
[0012]作為本發(fā)明所述的一種基于穩(wěn)定電源的新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計進一步優(yōu)化方案，所述加熱器線圈為鎳鎘加熱絲。
[0013]作為本發(fā)明所述的一種基于穩(wěn)定電源的新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計進一步優(yōu)化方案，所述第一感溫元件、第二感溫元件均為銅絲線圈。
[0014]作為本發(fā)明所述的一種基于穩(wěn)定電源的新型微流量熱分布式質(zhì)量流量計進一步優(yōu)化方案，所述銅絲線圈為長度相等、阻值相等的銅絲線圈。
[0015]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)系趨于簡單線形化，易于測量；
(2)本發(fā)明沒有可動部件、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便，而且簡化了測量過程，易于測量降低了成本，適合于液體微小流量的測量。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是電源模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖3是溫差轉(zhuǎn)換電路示意圖。
[0019]圖中的附圖標記解釋為:1-測量管，2-第一感溫元件，3-第二感溫元件，4-加熱器線圈。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細說明:
本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進