热式气体质量流量计说明书

热式气体质量流量计热式气体质量流量计

热式质量流量计可以直接测量被测气体的质量流量，可测流量范围比较大，广泛应用于化工和发电领域。针对核电厂空调节通风系统的通风流量测量问题，由于其工况恶劣、设计流量范围大，对热式质量流量计的设计提出了更高的要求。

设计了基于恒温差原理的热式质量流量计的硬件电路，包括电源电路、信号调理电路和信号处理与输出电路。信号调节电路通过惠斯通电桥和负反馈控制电路保持传感器探头之间的恒定温差。针对引线电阻对测量结果的影响，通过理论分析得出引线电阻补偿电路的原理，并设计了引线电阻补偿电路。针对仪器测量范围小的问题，基于LT1510恒流驱动芯片实现了控制电压到输出电流的转换，取代了传统电路中的三极管，有效提高了仪器的量程比。

对加热电流的原始数据进行了幅值域和频率域分析。结果表明，加热电流值近似呈高斯分布，噪声信号在频域中分布较广。因此，采用四阶巴特沃兹低通滤波器对加热电流进行滤波，提高了测量结果的重复性。针对加热电流与被测流量之间的非线性关系，基于最小二乘法准则进行分段六次多项式拟合，以获得最小误差平方和下的仪表特性曲线，提高仪表的测量精度。利用二维回归方程构建拟合流量、气体温度和实际流量之间的函数关系，从而消除气体温度变化带来的测量误差。

基于模块化设计思想，设计了各子模块的程序，包括主监控程序、信号采样模块、流量计算模块、中断模块、脉冲输出模块、上位机通信模块、液晶显示模块和初始化模块等。各子模块相互配合，实现从信号采样、流量计算到结果输出的完整流程。

为了验证所设计电路和算法的有效性，进行了气体流量校准实验和气体温度补偿实验。实验结果表明，恒温差热式质量流量计的测量结果满足一等精度要求，仪器最大可测量流量达到60m3/h，量程比达到60: 1，有效拓宽了热式质量流量计的测量范围。当被测气体温度在20~60℃范围内变化时，温度补偿算法有效消除了气体温度变化带来的影响，仪器测量结果满足1.5的精度要求。