[实用新型]一种大量程浸入型热式气体流量测量装置

说明书

本实用新型涉及一种大量程浸入型热式气体流量测量装置。它包括传感器电路，信号处理电路和单片机模块。传感器电路的输出经信号处理电路后连接至单片机模块，所述的传感器电路设计为惠思顿电桥电路，其中四个呈桥路布置的热电阻Rh1、Rh2、Rh3和Rh4为第一部分；热电阻Rh5和电阻R3并联为第二部分；电阻R4与电阻R5并联作为第三部分，电阻R6与电阻R7并联作为第四部分。本实用新型根据热式气体流量计特点设计测量电路，通过传感元件的设计、优化传感器电路的设计，对不同流量范围采取不同电路输出，有效的对气体小流量进行测量，扩大了传统浸入式热式气体流量计的测量量程。

技术领域

本实用新型属于流体检测技术领域，涉及一种浸入型热式气体流量测量装置。

背景技术

相比于传统的叶片式、涡轮式气体流量测量的方法，热式气体流量测量是一种较新型的气体流量测量方法。该测量方法来自于气体吸放热量与自身质量成正比的理论，即可根据被测流体流动时经热膜探头之间的热传导和交换关系得到被测气体流量。相比与其他类型的测量装置，热式气体流量计具有响应性快，灵敏度优良，量程宽，压力损失小，使用寿命长等优点，该类流量计也被广泛的被使用在石油化工，汽车，航空航天等领域上。

根据热式气体流量传感器对气体质量直接测量的原理，结构可分为两种类型，分别为浸入型和热分布型。对于热分布型的热式气体流量传感器，其主要用于对低流速即微小流量的测量。而浸入型气体流量传感器主要对较高流速的测量，多应用于中、大管径中，而对于小流量的测量往往不理想，因此设计一种大量程浸入型热式气体流量测量装置具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出一种大量程的浸入型热式气体流量测量装置。

本实用新型包括传感器电路，信号处理电路和单片机模块，传感器电路的输出经信号处理电路后连接至单片机模块。

所述的传感器电路设计为惠思顿电桥电路，其中四个呈桥路布置的热电阻Rh1、Rh2、Rh3和Rh4为第一部分，作为热源和温度传感器，小流量信号由第一部分输出；热电阻Rh5和电阻R3并联为第二部分，作为温度补偿；电阻R4与电阻R5并联作为第三部分，电阻R6与电阻R7并联作为第四部分，所述第三部分和第四部分起到平衡惠思顿电桥电路的作用，大流量信号由惠思顿电桥电路输出。

进一步说，还包括运算放大器U0，三极管Q1、电阻R1和电阻R2，这四者构成电流反馈部分，其中运算放大器U0的负极输入端与节点O3连接，运算放大器U0的正极输入端与节点O4连接，运算放大器U0的输出端通过电阻R2与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接12V电源，三极管Q1的集电极与惠思顿电桥电路的上端连接，电阻R1并联在三极管Q1的集电极与发射极之间，所述的节点O3为惠思顿电桥电路中第一部分和第四部分的连接处，所述的节点O4为惠思顿电桥电路中第二部分和第三部分的连接处，所述的惠思顿电桥电路的上端为惠思顿电桥电路中第一部分和第二部分的连接处。

进一步说，所述的热电阻Rh1、Rh2、Rh3、Rh4和Rh5采用PT1000，且集成于同一基片上。

进一步说，对于小流量输出信号，信号处理电路中的放大电路，由多运放集成芯片TLC2254C和电阻构成，该放大电路分为两级，第一级为差分放大，第二级为同向比例放大。

对于大流量输出信号，信号处理电路中的放大电路，由多运放集成芯片TLC2254C和电阻构成，该放大电路分为两级，第一级为同向比例放大，第二级也为同向比例放大。

本实用新型根据热式气体流量计特点设计测量电路，通过传感元件的设计、优化传感器电路的设计，对不同流量范围采取不同电路输出，有效的对气体小流量进行测量，扩大了传统浸入式热式气体流量计的测量量程。

附图说明

图1是大量程浸入型热式气体流量测量装置结构原理图；