BURKERT流量計多點測試方法分析

【資料簡介】

BURKERT流量計多點測試方法分析

BURKERT流量計熱膜探頭工作在恒流狀態(tài)下，其電阻隨環(huán)境溫度的變化而近乎線性的變化，即熱膜探頭工作溫度與環(huán)境溫度之差$t 基本保持不變。熱膜探頭在不同工況下由其強迫對流造成的熱耗散不隨環(huán)境溫度的變化而變化。如對選用的熱膜探頭由強迫對流造成的熱耗散約為31 mw。熱膜探頭工作溫度隨工作電流的增大而增加。如在環(huán)境溫度為20℃ 下，i = 50 ma 時，熱膜探頭工作溫度約為77℃ ; i = 70 ma 時，熱膜探頭工作溫度約為142℃ ; i = 90 ma 時，熱膜探頭工作溫度約為256℃。所以我們可以通過選擇熱膜探頭的工作電流來確定熱膜探頭的工作溫度。
BURKERT流量計多點測試方法分析　　多點熱式氣體質(zhì)量流量計主要是在管道的橫截面直徑方向上布置多個傳感元件，用以檢測管道截面內(nèi)不同點上的氣體流量所示。
BURKERT流量計是基于均速管流量計測速原理［3，4］。即將管道截面分成面積相等的幾部分，測出每一部分的特征點質(zhì)量流速，并以該特征點質(zhì)量流速代表這部分的平均質(zhì)量流速。將該質(zhì)量流速乘以這部分的面積，得到通過該小塊面積的質(zhì)量流量。再把每一小塊面積的質(zhì)量流量累加起來，就是通過整個管道的質(zhì)量流量。多點測試方法的關(guān)鍵是如何確定特征點的位置和分布數(shù)量。采用等環(huán)面法、切比雪夫法、對數(shù)線性法設(shè)計多點檢測傳感器。
BURKERT流量計是基于早期專線風(fēng)速計的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型氣體流量檢測儀表，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)以及天然氣管道運輸?shù)刃袠I(yè)。
BURKERT流量計的研究和應(yīng)用尚處在初級階段，絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要進口，尤其是針對大中型管道的氣體流量測量的熱式氣體流量計。因此，研究熱式氣體質(zhì)量流量計將對于BURKERT流量計的基礎(chǔ)上，針對目前大口徑或不規(guī)則管道氣體質(zhì)量流量測量中存在的單點測量度不高、差壓式儀表壓損太大以及速度- 面積法測量困難等問題，提出了基于多點測量的熱式氣體質(zhì)量流量測試方法。
1 BURKERT流量計測量原理及敏感元件溫度特性
BURKERT流量計根據(jù)加熱元件的不同，分為專線式和熱膜式［1，2］。本文采用薄膜鉑電（ 鉑膜電阻或鉑膜探頭）作為敏感元件。鉑膜電阻作為一種新型的感溫元件，具有尺寸小、響應(yīng)快、易于與集成電路相匹配的特點，且具有測溫范圍寬、精度高、線性好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。在溫度補償、溫度及流量的測量和控制等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
鉑膜電阻在作為流量傳感器使用時，由于探頭散熱條件與環(huán)境溫度有極大關(guān)系，其信號輸出將受環(huán)境溫度變化的影響為了定量地掌握熱膜探頭的溫度特性，我們根據(jù)熱式流量計加熱探頭工作溫度范圍，對熱膜探頭在不同環(huán)境溫度下進行溫度特性試驗。將熱膜探頭放置在溫度可調(diào)的恒溫箱中，給探頭加上某一恒定工作電流i ，在不同的工況條件下，測量探頭兩端電壓v ，然后計算熱膜探頭電阻。熱膜探頭溫度特性實驗裝置如圖1 所示。
BURKERT流量計由于熱膜探頭的工作溫度很難測量，因此在靜態(tài)溫度特性實驗中，首先建立熱膜探頭工作電阻隨溫度變化的曲線，即在熱膜探頭無自熱效應(yīng)的前提下（工作電流≤1 ma），熱膜探頭電阻隨環(huán)境溫度變化趨勢。根據(jù)實際情況，本文選用pt20 熱膜探頭作為試驗研究對象。
BURKERT流量計熱膜探頭在無自熱效應(yīng)下，熱膜探頭電阻隨環(huán)境溫度變化關(guān)系如圖2 所示。
BURKERT流量計由熱膜探頭靜態(tài)溫度特性曲線建立熱膜探頭電阻r t 與環(huán)境溫度t 之間的關(guān)系：
BURKERT流量計工業(yè)上采用薄膜鉑電阻作為測溫元件，主要是利用鉑電阻在無自熱效應(yīng)前提下r t- t 特性，一般情況下通過鉑電阻的電流不大于1 ma。本文是利用薄膜鉑電阻作為加熱元件，通以較大的電流，利用其自身的熱效應(yīng)，使鉑膜探頭達到一定的工作溫度，作為測量氣體流量敏感元件。
將熱膜探頭在不同實驗條件下（ u= 0 和u ≠0）通以相同的電流（ i = 70 ma），其電阻rt 與環(huán)境溫度t 間關(guān)系如圖3 所示。
熱膜探頭在靜態(tài)的實驗條件下（ u= 0），對熱膜探頭通以不同的工作電流，其電阻r t 與環(huán)境溫度t 間關(guān)系如圖4 所示。

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