智能热式气体质量流量计的研制

【摘要】：工业计量中，大多数流量计都是测量介质体积流量。由于介质的温度、压力、组分等要素会不断发生变化，这导致体积流量的测量结果中含有较大误差，失去了测量的意义。在工业自动化过程的参数检测和控制中，例如由于产品的质量检测、成本核算以及生产过程自动调节等方面的要求，产品交易、配送等都需要直接测量介质的质量流量。尤其是随着现代工业的发展，要求节约能源和成本以提高经济效益，以及被测介质价格的上涨，对流量测量精确度的要求越来越高。热式气体质量流量计(Thermal MassFlowmeter)产生于60年代末期，是基于对流换热的原理，直接测量气体质量流量的仪表。随着微电子技术的发展，传感器材料和制造工艺得到了很大的提高。热式气体质量流量计具有测量范围宽、量程比高、稳定性和可靠性高、基本无阻流元件、安装方便、重复性好、造价低等特点，广泛应用于工业领域中气体质量流量的测量，如空气、天然气、煤气、烟道尾气、医疗事业中的氧气和麻痹剂、通风管道的以及混合气体的测量。 本论文正是基于对国内外热式气体质量流量计现状的分析和了解，并结合现有科研及生产设备和目前工业生产实际的需要，研制出的一种制作工艺简单，产品性能优越的新型热式气体质量流量计。本文主要研究了热式质量流量计的数据模型，设计出热式质量流量计的外围反馈电路，通过实验，找到传感器系统输出电压与标准质量流量的对应关系，采用分区间曲线拟合的方式分析出传感器输出值与标准质量流量值的对应函数。设计数据采集系统，数据采集模块直接采集传感器系统的输出信号，通过处理后经串口通讯与上位机连接。使用Labview软件设计热式流量计的数据处理系统，将电压信号与标准流量值的对应函数关系编入到数据处理系统中，并设计质量流量计前面板，实现系统流量值的实时流量的显示，并完成数据储存和打印等功能。最后对所研究的热式质量流量计样机进行了实验检测和不确定度分析。