熱式質量流量計原理解析：從傳感器到數據分析

熱式質量流量計（Thermal Mass Flowmeters，簡稱TMF）的原理解析如下：

一、基本原理

熱式質量流量計是利用流體流過外熱源加熱的管道時產生的溫度場變化來測量流體質量流量，或利用加熱流體至某一溫度上升值所需的能量與流體質量之間的關系來測量的一種流量儀表。它主要基于熱擴散原理，通過恒溫差法對氣體進行準確測量。

二、傳感器結構

熱式質量流量計的傳感器部分通常由兩個基準級鉑電阻溫度傳感器組成：

• 一個傳感器：不間斷地測量介質溫度T1。
• 另一個傳感器：自加熱到高于介質溫度T2，用于感測流體流速，稱為速度傳感器。該溫度差ΔT=T2-T1（T2>T1）。當有流體流過時，氣體分子碰撞傳感器并帶走T2的熱量，使T2的溫度下降。若要使ΔT保持不變，就需提高T2的供電電流。氣體流動速度越快，帶走的熱量越多，氣體流速和增加的熱量存在固定的函數關系，即恒溫差原理。

三、工作原理

熱式質量流量計的工作原理可以分為熱分布式和浸入型兩種：

• 熱分布式：測量管外壁繞著加熱器和檢測元件組成的惠斯登電橋，通過恒定熱源供給熱量，并通過熱傳導方式將熱量傳遞給管內流體。流體流動時，會改變測量管上的溫度分布，從而通過測量溫度差來計算質量流量。
• 浸入型：基于金氏定律，利用熱絲熱散失率表述各參量間關系。兩溫度傳感器分別置于氣流中兩金屬細管內，一個測得氣流溫度T，另一個經功率恒定的電熱加熱，其溫度Tv高于氣流溫度。隨著質量流速增加，氣流帶走更多熱量，溫度下降，通過測得溫度差ΔT=Tv-T來計算質量流量。

四、數據分析

通過傳感器測量得到的溫度差或消耗的功率，可以反映出流體的質量流量。通常，熱式質量流量計可以直接顯示氣體質量流量和標準體積流量，不需要溫度和壓力補償。并且，采用RS-485或HART通訊，可以實現工廠自動化、集成化。

綜上所述，熱式質量流量計以其高精度、高重復性和高可靠性等特點，在鋼鐵、鍋爐等多個工業(yè)領域有著廣泛的應用。如想了解更多流量計相關信息或者流量計選型，可咨詢艾絲特流量計廠家技術客服：180 1926 2426（微信同號）獲取幫助。