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熱式質量流量計概述

  • 發布日期:2022-11-18      瀏覽次數:567
    • 熱式質量流量計概述

      1. 熱式質量流量計


      質量流量計使用一種相對較新的測量原理,該原理近年來迅速普及,用于嚴格測量和可壓縮流體應用(例如氣體)作為考慮溫度和壓力的質量測量方法。質量流量計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量流量計,主要用于測量除蒸汽以外的氣體的流量,以及我們的流量傳感器式質量流量計。


      ■ 熱式質量流量計的歷史

      歷史比較短,據說起源于NASA用于火箭研制的試驗研究。之后,由于半導體制造業的高速發展,擴散爐等半導體成膜工藝取得了顯著進步。近年來,以工廠節能為目的的基本單位管理、適當使用量管理、部門管理、燃料電池、醫療、生物技術等應用領域,燃氣的商業交易,醫院的燃氣使用管理, etc. are rapidly expanding. 擴大。


      ■ 熱式流量計原理

      由于從原理公式上解釋起來有些困難,我們在本節中簡單說明一下。簡而言之,就是利用氣體的熱擴散效應來測量流量的原理。這是因為傳播的熱量根據氣體壓縮的程度而變化,因此傳感器本身具有與質量流量成正比的輸出特性。由于氣體是一種可壓縮流體,過去廣為人知的體積流量計需要使用博伊爾-查爾斯公式進行溫度和壓力校正才能進行精確測量。由參考流量調節的熱式質量流量計可以高精度地測量質量流量。


      ■ 1.2. 熱式質量流量計的分類


      按測量傳感器分層主要有毛細管式、熱線式、半導體式(流量傳感器式)。


      (1)毛細管式


      這是一種猜測型測量方法,其中在稱為層流元件的整流部分設置旁路通道以測量流量。目前這種原理在熱式流量計中最為常見,主要用于半導體制造過程中的氣體控制。

      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,無法測量低壓氣體,也有特性變大的缺點。


      圖1-1 氣體微流量流量計
      圖1-1 氣體微流量流量計


      (2) 熱線流量計


      由于成本合理,該原則近年來發展迅速。該方法使用熱線(加熱器)和安裝在管道中的溫度傳感器測量流速。過去,直管因為需要整流機構而被認為較長,但現在也開發了內置整流機構的絲網型和蜂窩型,也出現了一些不需要直管的產品。擅長測量較高流速范圍,廣泛用于測量壓縮空氣、氮氣等流速相對于管徑較大的氣體。


      圖 1-2 從小到大氣體流量的流量計
      圖 1-2 從小到大氣體流量的流量計


      (3) 熱電偶型


      也叫熱電堆式,字面意思是只測量熱電偶的溫度變化。測量通常在相對高速的范圍內進行,并且使用許多方法,其中熱電偶以類似于上述毛細管類型的結構直接插入傳感器部分。主要用于測量高流速和大流量。


      (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體型流量傳感器,由于元件微小,熱容量小,因此測量范圍比熱式更寬。原則上可以進行雙向流量測量,功耗低到可以用電池驅動。


      圖 1-4.1 微型流量傳感器芯片
      圖 1-4.1 微型流量傳感器芯片


      假
      圖1-4.2 微流量傳感器測量原理(AA'截面)



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