FLRS热式气体质量流量计热扩散技术和响应时间

热扩散技术

▲西森FLRS热式气体质量流量计热扩散技术

   SISEN采用的热扩散技术的传感元件包括两个带热套管保护的电阻式温度传感器(RTD),测量气体时一个电阻式温度传感器(RTD)被加热，另一个电阻式温度传感器(参比RTD)用于测量气体温度。当传器置于无流量的介质中时，由于加热器的作用将在两只RTD间将形成一个温度差值(△T)。随着介质的流动，基于热传导原理，介质分子将带加热RTD上的部分热量，而参比RTD的温度将保持变。

   加热温度传感器的功率(P)、温度差值(△T)和气体质量流量(Q)存在如下函关系:

△P/△T=K1+K2 f(Q) K3

K1、K2、K3是与气体物理性质有关的常数

   基于以上函数关系，按检测变量的不同可分为温度检测法和功率测量检测法。前者是指恒定加热温度传感器的功率(P)提供热量，测量随流量而化的温度差值(△T)，又称恒功率法;后者是指保持加热元件和被测流体温度差(△T)恒定，控制和测量加热温度传感器的功率(P)，功率消耗随着流量增加而增大，又称恒温差法。

▲西森FLRS热式气体质量流量计热扩散技术

   热式气体质量流量计是利用传热原理，即流动中的流体与热源之间的热量交换关系来测量气体质量流量的仪表。

   按气体对检测原件的热源的热量作用可分为热分布式效应和热耗散效应。

   利用热耗散效应(金氏定律)的热式气体质量流量计作为一种测量气体质量流量的直接式质量流量计以其压损低、流量范围大、高精度及高重复性、无可动部件等显著优点在国内外众多行业工业过程控制中得到了长足的发展和赢得了青睐。

FLRS

   恒温差法利用惠斯通电桥反馈电路控制加热温度传感器的功率来保持加热传温度感器和参比温度传感器之间的温差恒定。加热功率随着流量增加而增大，但是受到电路本身和电阻最大加热电流的影响，量程比得到制约；恒温差忽略了气体介质的温度变化，在介质温度变化较大的场合，气体的热流量系数和平衡常数的变化容易导致误差。

▲恒温差法

响应时间

   恒温差法(CTA)和恒功率法(CPA)的响应时间是完全不同的，如右图所示，CPA的响应时间取决于流体带走热量到其真实值的反应时间，而CTA则不同，基于恒温差的两个探头在流体变化时引起的变化，要求计算程序必须马上做出快速的响应。也因此提供了CTA的响应时间。

▲CTA和CPA的响应时间