热式气体质量流量计是流量计发展历史的一次重大变革,使流量测量直接转变为质量流量的测量.根据测量时热式质量流量计所使用的流量测量元件的加工工艺的不同,常用的传感器探头可以分为：热线热式流量传感器、热敏电阻式传感器、半导体集成电路式传感器等.
热式流量传感器探头对流体运动形态的影响较小,测量范围大,响应性能也很好,但是,这种类型的传感器探头对机械强度要求较高、在传感器材料选择上受到较大的限制；同时,加热温度仅能达到400~500℃.此外,由于流体中的微小颗粒容易粘附到热线上,抗污染腐蚀能力较差,易损坏使热线的特性发生不稳定性变化,热线一致性差,难以进行批量生产.
半导体式传感器探头是以单晶硅为基体,使用硅微机械加工而成的微桥结构.半导体式传感器探头多用于0～25mL/min 的小流量气体的测量,在本课题中所需要测量的流量范围较大,不能满足使用要求.图2-2是典型的半导体式传感器探头结构.
热电阻式传感器主要有两个探头：一个流量探头(Rp),一个温度探头(Rtc).目前,市场上所使用的大部分热式气体质量流量计传感器探头主要是基准铂电阻.工作的时候,两个探头以一定的机械结构固定于管道中,可以通过热源探头上电压信号量或者加热功率的改变来衡量流量的变化.工作中要求两个传感器探头对流量的响应尽可能的快,且要保证散热同步,传感器探头的灵敏度最高,这为传感器探头的设计增添了一定的难度.
如图2-3铂电阻的典型结构所示,铂电阻在在管道内与流体进行热交换的过程中,铂电阻的表面和内部铂丝之间存在热阻,阻碍热量的交换.因此,必须从铂电阻元件的选择和传感器结构设计两方面进行设计,尽量减小铂电阻内部和表面的热阻.如果热阻较大,热敏电阻表面和内部就会存在很高的温度差高,出现流量探头和温度探头已经达到恒定温差的假象,会严重影响控制电路正常工作,使测量的结果与管道流量的实际状况出现较大偏差,所以减小探头的热阻是设计热电阻式传感器的关键.
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