MEASUREMENT PRINCIPLE
测量原理
基于热扩散原理
流动的气体会带走加热传感器的热量,质量流量越大、散热越多,通过
测量散热程度即可直接得到气体的质量流量。其理论基础为金氏定律(King's Law):P = (A + B·√v) · ΔT其中: - P —— 加热功率; - A、B —— 与气体和探头相关的常数; - v —— 气体流速(质量流速); -ΔT —— 加热传感器与介质之间的温差。
1.1 主流方案:恒温差法(CTD)
传感器由两只高精度基准级铂电阻(RTD)组成,采用桥式环路连接:温度传感器(R₂ / 参考 RTD):测量气体的实际温度,作为基准;
加热传感器(R₁ / 测量 RTD)
通电加热,通过闭环控制始终维持其高于介质温度一个恒定温差(典型ΔT = 20~50℃)。
气体流动时带走 R₁ 的热量,质量流量越大 → 散热越多 → 维持恒温差所需的加热功率越高。测量该加热功率
P,即可得质量流量
Qm = K · (P − P₀) / cp其中 K 为标定系数,cp 为气体定压比热容,P₀ 为零流量时的自然对流散热功率。
1.2 辅助方案:恒功率法(CP)
加热功率恒定,测量加热传感器与介质之间的温差变化。温差随流量增大而减小。结构简单、成本低,但动态特性和量程不如恒温差法,多用于低端产品。
1.3 关键特性说明
直接测量质量流量
传感器感测的是气体分子带走热量的能力(与分子数×比热容成正比),本质上是质量流速,因此无需温压补偿,测量结果不受温度、压力波动影响——这是与差压式、涡街等体积流量计的根本区别;
气体组分依赖性
测量结果依赖气体的 cp 值与导热系数,不同气体标定曲线不同,介质组分变化会引入误差(智能型内置 32 种气体参数库,可自动修正 cp);
低流速灵敏
可测 0.05~0.1 Nm/s 的极低流速,适合气体检漏、大管径小流量场合。