[发明专利]热式恒功率气体流量计

说明书

技术领域

本发明涉及流量计，更具体地涉及一种在线零点校准的热式恒功率气体流量计。

背景技术

热式流量计是工业和商业常用的一种流量计量装置。其原理是通过设置热源，利用介质流动的热传导关系，测量热源上被介质分子带走的热量，从而得到流过介质的质量。当前通常应用的典型结构如图1所示：有一个带热源的温度敏感件Rr和一个温度敏感件Rh，Rr和Rh通常是基准级的阻性温度敏感元件，与外部电路(电阻R1、R2和比较器A)组成恒温差电路，以期Rr和Rh之间的温差保持恒定，然后测量带热源的温度敏感件Rr上的功率耗散，来确定流过介质的质量。

因受方法、结构、器件等制约，以图1为典型的流量计至少存在以下不足之处或缺欠：1、应用中介质流速、温度、压力的变化及其他多种因素都会造成流量计的零点漂移，背景技术将因不能在线零点校准而产生计量误差；

2、带热源的温度敏感件Rr既作为加热的功率器件，又作为制造恒温差时的测量器件，会因被测气体温度、压力和流速不同产生附加误差；

3、两个温度敏感元件Rr和Rh采用基准级电阻式温度检测器，价格昂贵。

发明内容

如图2所示，本发明由温差测试部分、温差生成部分、零点校准部分、漏计补偿部分以及微处理器组成。

参照图3，可知应用中这几个的组成部分的具体方案：

温差测试部分，由一支杆式测量探头(15)、两支温度传感件(20)和(25)、一个温度/温差测量电路(30)组成，适合于检测与所述介质流速相关的温度信号和温差信号；

温差生成部分，由一个发热件(45)、一个发热源(50)、一个控制电路(55)组成。发热件与温度传感件(20)安装在同一腔室内，适合于使温度传感件(20)所处环境加热升温，进而使温度传感件(20)和(25)之间产生温度差；

零点校准部分，再由温差测试部分、温差生成部分和微处理控制器组成，适合于对温差测试部分的零点实施在线校准和校准完成后重新对发热件加热；

漏计补偿部分，适合于对零点校准、调整过程漏计的流量进行累计值补偿；

微处理器，适用于对温度、温差信号处理、流量数值换算修正、温差生成装置起停控制、零点校准以及累计值补偿的实施。

本发明解决了背景技术所述的缺欠，以简单的结构，低廉的造价实现了高精度、高稳定性的流量计量。

附图说明

图1是现行热式流量计的典型结构图

图2是本发明的总体构成图

图3是本发明应用的具体方案图

图4温差生成部分简图

图5温差测试部分简图

图6是温度/温差测量电路简图

图7是微处理器调零控制部分和漏计补偿部分的简化逻辑图

具体实施方式

以下说明参照本说明的附图以举例说明的方式示出本发明的具体实施方式。应当理解，采用其他的具体实施方式，或进行结构、电路、器件以及程序上的变化均不背离本发明的范围。

1、温差生成部分的构成和连接如图4所示。发热源(50)经过控制电路(55)与发热件(45)连接，发热源(50)始终提供一个恒定功率；控制电路(55)与微处理器的控制输出端口连接，发热件(45)与温度传感件(20)放置在同一个封闭的金属套管的腔室内，温度传感件(25)安装在与温度传感件(20)足够邻近的另一个封闭的金属套管腔室内。当微处理器发出停止加热指令时，控制电路(55)断开，由于温度传感件(20)和温度传感件(25)的安装距离足够接近，可认为处于同一温度环境，故两温度传感件之间温差ΔT为零；当微处理器发出加热指令时，控制电路(55)导通，发热源(50)以恒定功率对发热件(45)加热，使发热件(45)温度升高，进而温度传感件(20)和温度传感件(25)之间产生了温差ΔT。

由于加热功率恒定，没有介质流过时，温差ΔT’为一个固定的最大值。应用中，因介质流过温度传感件(20)时将带走一部分热量，使温差ΔT’降低至ΔT。ΔT与介质流速成反比，即流速越高带走的热量越多，ΔT的数值也就越低，流速越低带走的热量越少，ΔT的数值也就越高。

本发明就是依据温差ΔT与介质流速的这一对应关系，通过测取温差ΔT换算出流动介质的流速和/或流量。

2、温差测试部分的构成如图5所示。有两支不带热源的温度传感件(20)和(25)安装在探头(15)上，温度传感件(20)和(25)通过导线与一个温度/温差测量电路(30)连接，温度/温差测量电路(30)的输出端与微处理器数据输入端连接。