熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流量計(jì)，具體說是一種熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]流量測(cè)量作為一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，已應(yīng)用在環(huán)境條件不同的各種場(chǎng)合。因此，在選用流量測(cè)試方法時(shí)除要適應(yīng)所使用的條件之外，還要考慮準(zhǔn)確度等級(jí)、流量范圍、抗干擾性、壓力損失、耐腐蝕和防爆等級(jí)等因素。
[0003]熱式流量計(jì)是基于加熱傳感元件的對(duì)流傳熱的原理，是直接式質(zhì)量流量計(jì)，主要應(yīng)用于氣體質(zhì)量流量測(cè)量，具有壓損低、流量量程范圍大、精度高、重復(fù)性高、無可動(dòng)部件等優(yōu)點(diǎn)，其廣泛應(yīng)用于航空、航天、能源、醫(yī)學(xué)、汽車工業(yè)、電廠以及管道運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。
[0004]現(xiàn)有的熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)主要存在以下技術(shù)缺陷:
[0005]I)響應(yīng)速度慢；
[0006]2)量程比小；
[0007]3)反應(yīng)時(shí)間長，通常需要4-5秒；
[0008]4)無法進(jìn)行標(biāo)定，沒辦法保證精度；信號(hào)出來時(shí)曲線通常要用音速噴嘴裝置標(biāo)定30多個(gè)流量點(diǎn)還無法保證精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明就是為了解決現(xiàn)有熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)響應(yīng)速度慢、量程比小、反應(yīng)時(shí)間長、精度低的技術(shù)問題，提供一種響應(yīng)速度快、量程比大、反應(yīng)時(shí)間短、精度高的熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)，包括測(cè)量桿，測(cè)量桿上設(shè)有傳感器，傳感器包括襯底，襯底上設(shè)有長方形測(cè)溫薄膜和L形加熱薄膜，長方形測(cè)溫薄膜位于L形加熱薄膜的內(nèi)側(cè)；襯底上除長方形測(cè)溫薄膜和L形加熱薄膜的其它位置設(shè)有隔熱層。
[0011]優(yōu)選地，熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)還包括信號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊與傳感器連接，信號(hào)處理模塊用于將傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大和轉(zhuǎn)換。
[0012]優(yōu)選地，信號(hào)處理模塊包括橋路電路和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路；
[0013]橋路電路包括0P177運(yùn)算放大器、MPSA05三極管、第一電阻、第二電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、3296電位器，第一電阻、第二電阻、3296電位器、第四電阻和長方形測(cè)溫薄膜依次串聯(lián)后接地，0P177運(yùn)算放大器的正相輸入端與3296電位器連接，MPSA05三極管的集電極與第一電阻連接；MPSA05三極管的發(fā)射極與第六電阻的一端連接，第六電阻的另一端與L形加熱薄膜的一端連接，L形加熱薄膜的另一端接地；第六電阻和L形加熱薄膜之間的節(jié)點(diǎn)與0P177運(yùn)算放大器的反相輸入端連接；第一電阻和第二電阻之間的節(jié)點(diǎn)與MPSA05三極管的發(fā)射極連接，MPSA05三極管的基極通過第七電阻與0P177運(yùn)算放大器的輸出端連接，第八電阻連接于0P177運(yùn)算放大器的輸出端與反相輸入端之間，第一電阻和第二電阻之間的節(jié)點(diǎn)與第五電阻的一端連接，第五電阻的另一端與第九電阻的一端連接，第九電阻的另一端接地；
[0014]信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括儀表放大器芯片AD620、第一運(yùn)算乘法器芯片AD633、第二運(yùn)算乘法器芯片AD633、A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7705BR、MSP430芯片和第十二電阻，第五電阻和第九電阻之間的節(jié)點(diǎn)與儀表放大器芯片AD620的第3管腳連接，儀表放大器芯片AD620的第6管腳與第一運(yùn)算乘法器芯片AD633的第I管腳連接，第一運(yùn)算乘法器芯片AD633的第5管腳與第二運(yùn)算乘法器芯片AD633的第I管腳連接，第二運(yùn)算乘法器芯片AD633的第5管腳通過第十二電阻與A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7705BR的第6管腳連接，A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7705BR的第13管腳與MSP430芯片的P5.1管腳連接。
[0015]本發(fā)明的有益效果是，響應(yīng)速度快、靈敏度非常高，精度高，流量下限極低，在0.01m/s情況下就開始計(jì)量，流量上限可以到28m/s，量程比能達(dá)到I比2800 ;可動(dòng)部件小，體積小，壓損小。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步的特征和方面，將在以下參考附圖的【具體實(shí)施方式】的描述中，得以清楚地記載。
【附圖說明】
[0017]圖1是傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是圖1中K方向的視圖；
[0019]圖3是信號(hào)處理模塊的電路原理圖。
[0020]圖中符號(hào)說明:
[0021]10.傳感器；11.襯底；12.測(cè)溫薄膜；13.加熱薄膜；14.隔熱層；U1為儀表放大器芯片AD620，U2為第一運(yùn)算乘法器芯片AD633，U3為第二運(yùn)算乘法器芯片AD633，U4為MSP430芯片，U5為0P177運(yùn)算放大器；U6為A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7705BR ;T1為MPSA05三極管；
[0022]Rl、R2、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R1、Rll、R12、R13、R14、R15、R16、R17 分別為第一電阻、第二電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第十六電阻、第十七，R3為3296電位器，RH為加熱電阻，RT為測(cè)溫電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下參照附圖，以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024]熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)包括測(cè)量桿和信號(hào)處理模塊，傳感器10安裝在測(cè)量桿上，傳感器10與信號(hào)處理模塊電連接。
[0025]如圖1和2所示，傳感器10包括襯底11，襯底11上設(shè)有測(cè)溫薄膜12和加熱薄膜13，加熱薄膜13為L形結(jié)構(gòu)，測(cè)溫薄膜12為長方形結(jié)構(gòu)。測(cè)溫薄膜12位于L形加熱薄膜13的內(nèi)側(cè)，加熱薄膜13包住測(cè)溫薄膜12。
[0026]襯底11上除測(cè)溫薄膜12和加熱薄膜13的其它位置設(shè)有隔熱層14，也就是說測(cè)溫薄膜12和加熱薄膜13的周圍是隔熱層14。隔熱層14具體可以是隔熱膠。
[0027]隔熱層14的作用是防止加熱薄膜13自發(fā)熱產(chǎn)生熱量影響到測(cè)溫薄膜12而降低測(cè)量精度。
[0028]加熱薄膜13起加熱作用，測(cè)溫薄膜12起測(cè)量溫度的作用。
[0029]襯底11可以是硅片。
[0030]傳感器工作時(shí)，當(dāng)加熱薄膜13被加熱到很高的溫度時(shí)，加熱薄膜13產(chǎn)生的熱量不會(huì)影響到測(cè)溫薄膜12的實(shí)際測(cè)量溫度，不會(huì)造成測(cè)量誤差，避免了加熱薄膜13自發(fā)產(chǎn)生的溫度降低傳感器系統(tǒng)精度的問題。
[0031]如圖3所示，信號(hào)處理模塊包括橋路電路和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。橋路電路包括0P177運(yùn)算放大器U5、MPSA05三極管Tl、第一電阻R1、第二電阻R2、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、3296電位器R3，24V電源通過串聯(lián)的第一電阻R1、第二電阻R2、3296電位器R3、第四電阻R4和測(cè)溫電阻RT接地，24V電源同時(shí)給0P177運(yùn)算放大器U5供電，0P177運(yùn)算放大器U5的正相輸入端與3296電位器R3連接，MPSA05三極管Tl的集電極與第一電阻Rl連接，MPSA05三極管Tl的發(fā)射極與第六電阻R6的一端連接，第六電阻R6的另一端與加熱電阻RH的一端連接，加熱電阻RH的另一端接地(即與測(cè)溫電阻RT連接)，第六