熱式質(zhì)量流量計概述

發(fā)布日期：2022-11-18      瀏覽次數(shù)：572

熱式質(zhì)量流量計概述??

1. 熱式質(zhì)量流量計




質(zhì)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(yán)格測量和可壓縮流體應(yīng)用（例如氣體）作為考慮溫度和壓力的質(zhì)量測量方法。質(zhì)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(zhì)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(zhì)量流量計。




■ 熱式質(zhì)量流量計的歷史 歷史比較短，據(jù)說起源于NASA用于火箭研制的試驗研究。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，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。




■ 熱式流量計原理 由于從原理公式上解釋起來有些困難，我們在本節(jié)中簡單說明一下。簡而言之，就是利用氣體的熱擴(kuò)散效應(yīng)來測量流量的原理。這是因為傳播的熱量根據(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，過去廣為人知的體積流量計需要使用博伊爾-查爾斯公式進(jìn)行溫度和壓力校正才能進(jìn)行精確測量。由參考流量調(diào)節(jié)的熱式質(zhì)量流量計可以高精度地測量質(zhì)量流量。




■ 1.2. 熱式質(zhì)量流量計的分類




按測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




這是一種猜測型測量方法，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(dǎo)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




(2) 熱線流量計




由于成本合理，該原則近年來發(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量流速。過去，直管因為需要整流機(jī)構(gòu)而被認(rèn)為較長，但現(xiàn)在也開發(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。擅長測量較高流速范圍，廣泛用于測量壓縮空氣、氮?dú)獾攘魉傧鄬τ诠軓捷^大的氣體。




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(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，因此測量范圍比熱式更寬。原則上可以進(jìn)行雙向流量測量，功耗低到可以用電池驅(qū)動。




圖 1-4.1 微型流量傳感器芯片




圖1-4.2 微流量傳感器測量原理（AA'截面）


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