[发明专利]测温式流速流量测量的方法和测温式流速流量计电路

说明书

本发明涉及一种对流体的测温式流速流量测量的方法和测温式流速流量计电路，特别适用于煤气、天然气、自来水等用智能化控制的流速和流量的测量。

随着人们在生活和工作中，对水、气等流体控制的智能化水平的提高，流量计的要求随之也不断增加，出现了多种用电阻的温度感应变化采集流体的流量和流速的数据的流量计。如目前广泛应用于汽车行业中的铂丝流量传感器，利用电源对铂丝加热后，气流通过铂丝致使铂丝温度降低，铂丝组成的电桥失衡，为保证电桥的平衡不断地对铂丝增大电流，再通过对电流的数据采集、换算得到气流的流量和流速。在北京理工大学出版社2000年7月出版的《汽车用传感器》(作者：董光军)中，第53页第三章的3.3“空气流量传感器”一节介绍的一种“热丝式空气流量传感器”就是属于上述的流量传感器技术。

另外1989年3月22日公告的CN2034684U的中国实用新型专利说明书就公开了一种“全电子气体流量计”，它采用旁热式热敏电阻在气流中的温度变化，引起电路电桥失衡，从而对气体的温度进行检测。采用这种流量计在测量过程中需要对热敏电阻不断加一个电流，才能保证电桥的平衡，因此耗电量很大，成本高。

为克服以上缺点，本发明的目的在于提供一种利用热物体温度下降与流体流速之间的规律，对流体的流速和流量进行测量的方法，同时还提供了实现该方法的电路。

本发明是这样实现的：测温式流速流量测量的方法，包括测量电阻，利用时间记数电路测量出经加温后的测温电阻在流体中的温度下降的降温曲线，从而确定流体的流速和流量。

测温电阻的加热方式为周期性间断加热和周期性测量。

测温式流速流量测量的方法，包括以下步骤：

(1)、通过电源对测量电阻R4加热，使R4的温度高于流体温度；

(2)、对R4-C电路的C进行充电，直至C充满，C的电压U_C＝电源U₀；

(3)、R4-C电路进行放电，同时时间记数电路进行时间记数，测得C的电压U_C从某一设定值降到另一设定值所需的时间t；

(4)、根据U_C/U₀＝e^(-t/RC)的函数关系，求得R4的电阻值R，通过T＝f₁(R)的函数关系得到R4的瞬间温度T；

(5)、间隔一定时间Δt₁后重复上述步骤，得到R4在另一时间的温度，从而得到R4的温度T随时间t的变化曲线；

(6)、根据流体流速V＝f₂(ΔT)的函数关系，求得流体的流速和流量。

在上述的测温式流速流量测量的方法中，还可以包括以下步骤：

(1)、对R3-C电路的C进行充电，直至C充满，C的电压U_C＝电源U₀；

(2)、C通过R3-C电路的进行放电，同时时间记数电路进行时间记数，测得C的电压U_C从某一设定值降到另一设定值所需的时间t；

(3)、根据U_C/U₀＝e^(-t/RC)的函数关系，求得R3的电阻值R，通过T＝f₁(R)或R3的电阻值与流体的湿度的函数关系得到R3的瞬间温度T或湿度参数；

(4)、通过测得的R3温度或湿度参数对R4的冷却曲线进行修正补偿。

一种采用上述方法的测温式流速流量计电路，其特征在于：由一个单片机组成的测温式流速流量计电路，电源联结在单片机的电源输入端口，测量电阻R4的一端联结在单片机的端口上，测量电阻R4的另一端联结在标定电容C的一端，标定电容C的另一端接地，R4和C组成R4-C测量电路。

还可以将补偿电阻R3的一端联结在单片机的端口上，R3的另一端同R4的一端相连并共同接在标定电容C的一端，R3和C组成R3-C补偿电路。补偿电阻R3为温敏电阻或/和湿敏电阻，每个补偿电阻一端联结在标定电容C上而另一端分别接在单片机上的相应端口上。

另外标定电阻R2的一端联结在单片机的端口(21)上，R2的另一端同R4、R3的一端相连并共同接在标定电容C的一端，R2和C组成R2-C电路。

测温电阻R4采用旁热式加热或直热式加热。