专利名称：：热式气体流量计的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种流量计，特别涉及一种热式气体流量计。技术背景热式气体流量计采用热学原理进行气体流量的测量，它主要由桥式电路和输出信号调理电路组成。流量敏感元件(如铂电阻、铂丝或铂膜等)与温度补偿元件均安装于气体通路内，并与其它电阻元件组成桥式电路，将气体流量的变化转换为桥臂输出电压的变化，从而实现气体流量的测量。但是由于环境温度不同，如果光以桥臂输出电压的变化来实现气体流量的测量的话，当温度升高时，电阻会变化，电压电流也会跟随变化，而且铂电阻是随温度的变化不完全成线性关系。现有技术通常采用修正调理电路来解决，但采用这种方式只能在比较小的环境温度范围内进行补偿，如果环境温度变化过大，其补偿效果就不明显。由于一个物体在相同气体下散热系数相对固定，当该物体和气体的温差为一定值，散热功耗为一定量时，对桥式电路测点的电压测量就会随环境温度的变化特别是温度差的变化而产生很大的变化，而高温下铂电阻的电阻比常温下高。如在环境温度为摄氏0度时的一个50欧姆铂电阻，到了267度的情况下，它就会变成100欧姆，而输出电压为V=V^(P为一个单位时间内的功，R为电阻值，V为电压值)。因此，如果测点流量仅以电压的变化来测量，当环境温度在比较宽的范围内变化时就会产生很大的误差。
发明内容为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种热式气体流量计，它能有效解决因测量气体温度变化大而引起的测点输出电压变化大、补偿效果不明显的问题。为此，本实用新型采用的技术方案如下一种热式气体流量计，它包括电源和至少一个桥式电路，所述桥式电路包括测温上桥臂、测温下桥臂、加热上桥臂和加热下桥臂，其特征在于测温上桥臂上设有一并联电阻，用于对测温探头和加热探头比例进行调整；测温下桥臂上设有一并联电阻，用于对恒温差进行修正；还包括PI控制电路，所述PI控制电路的输入端与桥式电路相连，输出端与晶体管相连，用于控制加热探头功耗；在加热上桥臂和加热下桥臂上各设有一个电压测点，所述电压测点通过模拟开关与AD采集电路相连。作为优选，在电压测点与模拟幵关之间设有电压跟随器。在模拟开关与AD采集电路之间设有差分放大电路。电源输入端和每个桥式电路的晶体管之间设有保护电路。所述桥式电路为两个或两个以上，两个或两个以上的桥式电路成并联连接。本实用新型的有益效果在于1、由于生产出来电子器件往往很难到达实际应用中要求的精密度，采用测温上桥臂的并联电阻(R12)便于调整电阻测温探头(RC)和加热探头(RH)的比例；通过在测温下桥臂的并联电阻，可使加热探头在比较宽的温度范围内保持加热桥臂和被测量气体的恒温差。同时，通过测量两个电压测点(ADOll、AD012),能求出加热下桥臂的功率和温度，可进一步利用加热下桥臂的加热功率得出气体流量，解决因测量气体温度变化大而引起的电压变化大、补偿效果不明显的问题，以及利用加热下桥臂(RH)的温度减去测量气体的恒温差值可以得出测量气体的温度。2、采用保护电路，可以保护因为测点的电流过大导致后面电路供电不足，以及因流过加热上桥臂的电流过大烧坏上桥臂电阻的危险。3、在大管道风速测量中往往需要多点测量才能反应管道风速。通过采用多个并联的本实用新型桥式电路，能有效实现在大管道风速测量中的多点测量，进一步的，还可通过保护电路，在其中一个或多个测点出故障的情况下不会影响其他测点的测量及其后的电路。图1为本实用新型一种热式气体流量计实施例的电路原理图;图2为本实用新型一种热式气体流量计实施例的结构示意图;图3为本实用新型热式气体流量计的多测点布置示意图；图4为实用新型热式气体流量计的测点信号处理流程图；图5为本实用新型热式气体流量计的后期信号处理流程图。具体实施方式下面，结合附图和实施例进一步说明本实用新型。如图1所示，本实施例的热式气体流量计包括一个桥式电路、PI控制电路、电压跟随器和保护电路，所述桥式电路包括测温上桥臂，包括R12和Rl;测温下桥臂，包括R14、测温探头RC和R16;加热上桥臂R2;和设有一个加热探头RH的加热下桥臂。所述PI控制电路包括R1.9、RllO、U1D、R17、C14、R18，PI控制电路的输入端与桥式电路相连，输出端与晶体管Qll连接，用于控制加热探头的功率，使加热探头与被测气体保持恒温差。电压跟随器包括U1A、U1B，用于防止后面的信号干扰前面的信号，同时让信号传送更远的距离。所述保护电路包括RH短路保护、RC断路保护和或门控制电路，其中RH短路保护包括R161、R162、U1C，RC断路保护包括Q13、R165、R166，或门控制电路包括D13、D12、D14、Q12、R163。当RH烧断时，加热下桥臂的电压远远大于测温下桥臂的电压，通过PI控制电路输出高电平让晶体管Qll截止，只剩下Rll提供的初始工作电流，该电流很小，无需保护电路进行保护。当RC短路时，测温下桥臂的电压远远小于RH电压，通过PI控制电路输出高电平让晶体管QH截止，只剩下Rll提供的初始工作电流，无需用保护电路进行保护。当RH电阻短路时，加热下桥臂的电压远远小于测温下桥臂的电压，并且RH短路电阻值很小，PI控制电路会在没有保护的情况下一直输出低电平，让Qll完全工作在导通状态，在没有保护电路时形成恶性循环，容易烧坏后面电路并影响其他测点的测量。正常情况下，加热下桥臂通过电压跟随器的电压，要大于R162的电压，所以放大器U1C输出低电压，通过R163、D13、D12和稳压D14能控制Q12工作在导通状态。如果RH短路，则加热下桥臂的电压小于R162的电压，放大器U1C输出高电平通过R163、D13、D12和稳压D14能控制Q12工作在截止状态，这样就能起到保护作用。电路正常时，U1D工作在线性区，通过R166使Q13工作在导通状态，Q13的集电极输出为低电压，通过D12、R163、D13、稳压D14使Q12工作在导通状态。当RC断路的情况下U1D直接输出低电平不工作在线性区，Q13截止，Q13的集电极输出为高电平，通过D12、R163、D13、稳压D14使Q12工作在截止状态，防止流过RH电流过大，这样就能起到保护作用。图3为一种热式气体流量计实施例的结构示意图，它包括流量测点6，测杆7，法兰8，和测杆连接一起的法兰盖9，以及放线路板的接线盒10，通过法兰式安装，可简化安装过程。图4所示为在一个测量管道11中，有十六个流量测点6，每四个测点共用一个测杆7和接线盒10，每个接线盒10中有共享电源和4套独立并联桥式电路、PI控制电路、电压跟随器、保护电路。图5为后期信号处理流程图首先，各个测点的AD011和AD012信号依次通过模拟开关、差分电路，再经过AD采集，进入单片机计算处理。由于接线盒离后期信号处理电路通常还有一定的距离，中间需要加导线连接，差分电路能消除中间接线电阻对测量的影响。在单片机中，能在多点测量时屏蔽坏测点，通过合理的算法使测量的结果更能准确反应风道的情况。实时显示、485数字输出、420mA模拟输出更能满足工业现场对接口要求。表1为不同温度下修正前后的恒温差值对照表。假设:RC零度时为1000.28欧姆，RH为零度时50.825欧姆，Rl为lk欧姆，R16为220k欧姆，R4为200欧姆，R2为50欧姆，由^—"公式计覚得R12为61.667k欧姆，通过賊电路有IPI1=HHI的关系，廳环境温舰的rc隐公式，最后求出加热下桥臂RH值，进一步通过反査表得到探头的温度。将探头温度减去环境温度，最终就得出探头和环境温度差。由表l可以明显看出，通过在测温下桥臂增加修正电阻R16，其得到的探头和测量气体的恒温差要明显好于没有加R16的情形。表l:在不同温度条件下的修正前后的恒温差值对照表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求1、一种热式气体流量计，包括电源和至少一个桥式电路，所述桥式电路包括测温上桥臂、测温下桥臂、加热上桥臂和加热下桥臂，其特征在于测温上桥臂上设有一并联电阻(R12)，用于对测温探头(RC)和加热探头(RH)比例进行调整；测温下桥臂上设有一并联电阻(R16)，用于对恒温差进行修正；还包括PI控制电路，所述PI控制电路的输入端与桥式电路相连，输出端与晶体管(Q11)相连，用于控制加热探头功耗；在加热上桥臂和加热下桥臂上各设有一个电压测点，所述电压测点通过模拟开关与AD采集电路相连。2、如权利要求1所述的热式气体流量计，其特征在于，在电压测点与模拟开关之间设有电压跟随器。3、如权利要求1所述的热式气体流量计，其特征在于，所述模拟开关与AD采集电路之间设有差分放大电路。4、如权利要求2所述的热式气体流量计，其特征在于，所述模拟开关与AD采集电路之间设有差分放大电路。5、如权利要求1或2或3或4所述的热式气体流量计，其特征在于，在电源输入端和每个桥式电路的晶体管(Q11)之间设有保护电路。6、如权利要求1或2或3或4所述的热式气体流量计，其特征在于，所述桥式电路为两个或两个以上，两个或两个以上的桥式电路成并联连接。7、如权利要求5所述的热式气体流量计，其特征在于，所述桥式电路为两个或两个以上，两个或两个以上的桥式电路成并联连接。专利摘要本实用新型公开了一种热式气体流量计，它包括电源和至少一个桥式电路，所述桥式电路包括测温上桥臂、测温下桥臂、加热上桥臂和加热下桥臂，测温上桥臂上设有一并联电阻，用于对测温探头和加热探头比例进行调整；测温下桥臂上设有一并联电阻，用于对恒温差进行修正；还包括PI控制电路，所述PI控制电路的输入端与桥式电路相连，输出端与晶体管相连，用于控制加热探头功耗；在加热上桥臂和加热下桥臂上各设有一个电压测点，所述电压测点通过模拟开关与AD采集电路相连。本实用新型能有效解决因测量气体温度变化大而引起的测点输出电压变化大、补偿效果不明显的问题。文档编号G01F1/698GK201434701SQ20092011900公开日2010年3月31日申请日期2009年4月30日优先权日2009年4月30日发明者李金明申请人:杭州典范科技有限公司