摘(zhai)要:基(ji)于熱(re)傳遞(di)原理(li),設計(ji)了一(yi)種大(da)量程(cheng)氣體(ti)流量(liang)🌈傳感(gan)⛹🏻‍♀️器。 采(cai)用FLUENT進(jin)行結(jie)構的(de)仿真(zhen).結合(he)權重(zhong)法确(que)定☔傳(chuan)感器(qi)的結(jie)構模(mo)型。研(yan)究😘了(le)傳感(gan)元件(jian)的溫(wen)度特(te)性.确(que)定了(le)傳感(gan)器的(de)工作(zuo)狀态(tai)。設🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計(ji)了傳(chuan)感電(dian)路,對(dui)傳感(gan)器進(jin)行了(le)自動(dong)溫度(du)補償(chang)。測量(liang)中采(cai)用兩(liang)種不(bu)同✉️的(de)測量(liang)原理(li).使傳(chuan)感器(qi)能夠(gou)檢測(ce)微小(xiao)流量(liang)和中(zhong)、大流(liu)量.提(ti)高了(le)傳🔆感(gan)器的(de)測量(liang)範📞圍(wei)。實驗(yan)結果(guo)表明(ming)該傳(chuan)感器(qi)測⭐量(liang)流量(liang)量程(cheng)爲0.14 m'/h~ 130 m'/h,測(ce)量誤(wu)差🈲優(you)于1.5%。
　　熱(re)式氣(qi)體流(liu)量傳(chuan)感器(qi)是利(li)用熱(re)傳遞(di)原理(li)實現(xian)對氣(qi)體質(zhi)量流(liu)量的(de)直接(jie)測量(liang)❗",其🏃🏻按(an)⛷️結♋構(gou)可分(fen)爲熱(re)分布(bu)型和(he)浸人(ren)型。熱(re)分布(bu)式型(xing)氣體(ti)流量(liang)傳感(gan)器可(ke)測量(liang)低流(liu)速微(wei)小流(liu)量鬥(dou);浸人(ren)型♍氣(qi)體流(liu)量傳(chuan)感器(qi)主要(yao)應用(yong)于中(zhong)、大管(guan)徑的(de)較高(gao)流速(su)測量(liang),而對(dui)于低(di)流速(su)氣體(ti)的測(ce)量精(jing)度和(he)靈敏(min)度都(dou)較低(di)。采用(yong)5個熱(re)電阻(zu)PT1000 集成(cheng)于同(tong)-基片(pian)的傳(chuan)感元(yuan)件,通(tong)過傳(chuan)感電(dian)路設(she)計,使(shi)得氣(qi)👅體🔱流(liu)量傳(chuan)感器(qi)在小(xiao)流量(liang)時采(cai)用熱(re)分布(bu)型測(ce)💃🏻量原(yuan)理,在(zai)大流(liu)量測(ce)量時(shi)🏃🏻采用(yong)浸人(ren)式測(ce)量原(yuan)理,從(cong)☎️而實(shi)現了(le)流量(liang)的大(da)量程(cheng)測量(liang)。同時(shi),由于(yu)該傳(chuan)感器(qi)放置(zhi)在管(guan)道内(nei)部,因(yin)此傳(chuan)感元(yuan)件周(zhou)圍的(de)流場(chang)及流(liu)速大(da)小将(jiang)較大(da)影響(xiang)流量(liang)測量(liang)的性(xing)能。因(yin)此，首(shou)先對(dui)💋傳感(gan)器結(jie)構進(jin)行仿(pang)真,通(tong)過.Solidworks軟(ruan)件設(she)計傳(chuan)感器(qi)的9種(zhong)結構(gou)模型(xing)引,采(cai)用FLUENT仿(pang)真技(ji)術獲(huo)得不(bu)同傳(chuan)感器(qi)結構(gou)模📧型(xing)的管(guan)内流(liu)場等(deng)速線(xian)水平(ping)剖面(mian)圖及(ji)管内(nei)傳感(gan)元件(jian)截面(mian)🌈的面(mian)平均(jun)速度(du),并結(jie)合權(quan)重法(fa)對仿(pang)✨真數(shu)🏃‍♀️據進(jin)行處(chu)理,确(que)定🔞傳(chuan)感器(qi)系統(tong)結構(gou)模型(xing)📧。然後(hou)研究(jiu)🏒了傳(chuan)感器(qi)的溫(wen)度特(te)性[4],設(she)計了(le)傳感(gan)測量(liang)電路(lu),實現(xian)對氣(qi)體在(zai)大量(liang)程範(fan)圍内(nei)流量(liang)正确(que)的測(ce)量。
1測(ce)量原(yuan)理
　　氣(qi)體流(liu)量傳(chuan)感器(qi)是在(zai)不同(tong)流量(liang)段分(fen)别采(cai)用熱(re)分布(bu)型和(he)🛀🏻浸人(ren)型的(de)測量(liang)原理(li)。熱式(shi)氣體(ti)傳感(gan)器的(de)傳感(gan)元件(jian)置于(yu)管道(dao)中心(xin)[5]，傳感(gan)元件(jian)如圖(tu)1所示(shi)。管道(dao)中沒(mei)有氣(qi)體通(tong)過時(shi),管道(dao)内的(de)溫度(du)場是(shi)👄對稱(cheng)的。熱(re)電阻(zu)R.、R。、R、R, ,作爲(wei)熱源(yuan)和溫(wen)度傳(chuan)感器(qi),R。用于(yu)氣體(ti)介質(zhi)溫度(du)的測(ce)量。當(dang)有微(wei)小氣(qi)體流(liu)過時(shi),上遊(you)熱電(dian)阻R.R,的(de)溫度(du)下降(jiang)比下(xia)遊熱(re)電阻(zu)R、R,明顯(xian),氣體(ti)将🚩上(shang)遊的(de)熱量(liang)帶到(dao)下遊(you),引起(qi)3管✍️道(dao)内部(bu)溫度(du)場變(bian)化61,則(ze)氣💋體(ti)的質(zhi)量流(liu)量

　　式(shi)中E爲(wei)單位(wei)時間(jian)内輸(shu)出流(liu)量計(ji)的電(dian)功率(lü),c,爲被(bei)測氣(qi)體的(de)比定(ding)🐅壓熱(re)容,ΔT爲(wei)上下(xia)遊溫(wen)差
　　随(sui)着氣(qi)體流(liu)速的(de)增加(jia),氣體(ti)的流(liu)動引(yin)起熱(re)電阻(zu)Rs1、Rs2. s3、Rs4、溫🔱度(du)的變(bian)化,電(dian)路提(ti)供給(gei)四個(ge)電阻(zu)的3電(dian)功率(lü)等于(yu)氣體(ti)流動(dong)對熱(re)換🔱流(liu)帶🈲走(zou)的熱(re)量,即(ji)

2熱式(shi)氣體(ti)傳感(gan)器系(xi)統結(jie)構的(de)設計(ji)
　　由于(yu)傳感(gan)元件(jian)通過(guo)圓柱(zhu)形支(zhi)架固(gu)定在(zai)管道(dao)内部(bu),圓柱(zhu)☀️體開(kai)一🤩矩(ju)形孔(kong)用于(yu)傳感(gan)元件(jian)測量(liang)氣體(ti)流量(liang),見圖(tu)2所示(shi)。傳感(gan)元件(jian)周圍(wei)的流(liu)場對(dui)傳感(gan)器的(de)靈敏(min)度和(he)重複(fu)性影(ying)響較(jiao)大。同(tong)時,傳(chuan)感器(qi)的壓(ya)損也(ye)是一(yi)個重(zhong)要的(de)評價(jia)指标(biao)🚩。因此(ci),需要(yao)對傳(chuan)感器(qi)開孔(kong)尺寸(cun)進行(hang)仿真(zhen)研✨究(jiu),以獲(huo)得理(li)想的(de)結構(gou).

　　首先(xian)采用(yong)Solidworks軟件(jian)對氣(qi)體傳(chuan)感器(qi)模型(xing)進行(hang)建立(li),管道(dao)💚口徑(jing)爲50 mm,管(guan)道長(zhang)度爲(wei)130 Imm,管道(dao)中支(zhi)架爲(wei)小圓(yuan)柱體(ti),直徑(jing)爲12mm[7].
　　将(jiang)網格(ge)文件(jian)導入(ru)FLUENT軟件(jian)進行(hang)仿真(zhen)并保(bao)證各(ge)模型(xing)有相(xiang)⚽同的(de)邊界(jie)🍉條件(jian),設定(ding)管道(dao)内流(liu)體介(jie)質爲(wei)空氣(qi),人口(kou)速度(du)取10 m/s,根(gen)據式(shi)(3)求出(chu)管道(dao)雷諾(nuo)數Re=337 84, 因(yin)此粘(zhan)性模(mo)型爲(wei)k-epsilon。 爲了(le)防止(zhi)壁面(mian)有邊(bian)✔️界層(ceng)使得(de)流體(ti)粘附(fu)管道(dao),壁面(mian)選擇(ze)Moving wall。

　　式中(zhong)V爲入(ru)口速(su)度,D爲(wei)管道(dao)直徑(jing),η, 爲壓(ya)強爲(wei)101.325 kPa、 溫度(du)爲20 C的(de)條件(jian)下空(kong)氣的(de)運動(dong)黏度(du)根據(ju)式(4)計(ji)算出(chu)湍流(liu)強度(du)🈚1=4.345%[8]。

　　氣體(ti)傳感(gan)器插(cha)入管(guan)道中(zhong)測量(liang)氣體(ti)的流(liu)速,會(hui)對氣(qi)⭐體🚶的(de)流場(chang)有一(yi)定的(de)擾動(dong),不同(tong)的傳(chuan)感器(qi)模型(xing)對流(liu)場的(de)擾動(dong)⛷️也不(bu)🐆同[9]。因(yin)此需(xu)對傳(chuan)感器(qi)模型(xing)的尺(chi)寸進(jin)行設(she)計仿(pang)真,選(xuan)擇最(zui)佳模(mo)型。如(ru)🈲圖2所(suo)示,傳(chuan)感元(yuan)件置(zhi)🍓于管(guan)道中(zhong)，傳感(gan)元件(jian)長7 mm,寬(kuan)2.4 mm,厚0.15 mm。設(she)計矩(ju)形孔(kong)☀️的尺(chi)寸,1分(fen)🐕别取(qu)3 mm、4 mm、5 mm,h分别(bie)取9 mm、10 mm、11 mm,共(gong)9種模(mo)型,研(yan)究不(bu)同模(mo)型🌐對(dui)流場(chang)産生(sheng)的影(ying)響。
　　采(cai)用FLUENT軟(ruan)件10-1]1分(fen)别對(dui)這9種(zhong)模型(xing)設置(zhi)相同(tong)的邊(bian)界條(tiao)件,進(jin)行數(shu)值模(mo)拟計(ji)算。分(fen)别計(ji)算傳(chuan)感元(yuan)件不(bu)同位(wei)置⛷️的(de)平均(jun)速🔅度(du)。選⭕取(qu)傳感(gan)元件(jian)中心(xin)截面(mian)的編(bian)号爲(wei)plane-5。按軸(zhou)向方(fang)向在(zai)plane-5前後(hou)分别(bie)依次(ci)取㊙️5個(ge)截面(mian),前面(mian)兩截(jie)面平(ping)行距(ju)離爲(wei)0.24 mm,分别(bie)編号(hao)爲plane-0, plane- 1, plane-2...共(gong)11個截(jie)面,如(ru)圖✔️3所(suo)示,這(zhe)些💋截(jie)面上(shang)的面(mian)平均(jun)速度(du)可🔞通(tong)過數(shu)值計(ji)💜算獲(huo)得。

圖(tu)4所示(shi)爲幾(ji)種矩(ju)形孔(kong)的管(guan)内流(liu)場等(deng)速線(xian)水平(ping)剖面(mian)圖
　　從(cong)圖4可(ke)以看(kan)出,矩(ju)形孔(kong)的面(mian)積越(yue)大,傳(chuan)感器(qi)前後(hou)的漩(xuan)渦區(qu)越♌小(xiao)，流場(chang)分布(bu)均勻(yun),這是(shi)因爲(wei)矩形(xing)孔的(de)面積(ji)越大(da),對流(liu)體🈲的(de)阻礙(ai)作用(yong)越小(xiao),對管(guan)道内(nei)的流(liu)場👈影(ying)響越(yue)小[12]圖(tu)5表示(shi)9種不(bu)同傳(chuan)感器(qi)模型(xing)11 個截(jie)面的(de)面平(ping)均速(su)度🥵分(fen)布圖(tu)。


　　從圖(tu)5可以(yi)看出(chu)，矩形(xing)孔的(de)面積(ji)越小(xiao)，其面(mian)平均(jun)速度(du)越大(da),但對(dui)流體(ti)的阻(zu)礙作(zuo)用變(bian)大,使(shi)得流(liu)體的(de)能量(liang)損失(shi)多。對(dui)于管(guan)内的(de)🧡傳感(gan)元件(jian),11個截(jie)面的(de)面平(ping)均速(su)🌈度分(fen)布越(yue)穩定(ding)，管内(nei)速度(du)分布(bu)的變(bian)化越(yue)小,對(dui)流場(chang)的擾(rao)動越(yue)小。由(you)式(5)貝(bei)塞爾(er)公式(shi)求出(chu)标準(zhun)偏差(cha),度量(liang)數據(ju)分布(bu)的分(fen)散程(cheng)度

　　式(shi)中v;分(fen)别爲(wei)第i截(jie)面的(de)面平(ping)均速(su)度,0爲(wei)11 個截(jie)面平(ping)均速(su)度的(de)平均(jun)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻值,n爲(wei)11。
　　表1爲(wei)9種不(bu)同傳(chuan)感器(qi)模型(xing)的0值(zhi)、S值和(he)壓損(sun)，這三(san)個因(yin)素決(jue)定⚽了(le)傳感(gan)器模(mo)型的(de)尺寸(cun)選擇(ze),0值越(yue)大則(ze)量程(cheng)比越(yue)⭐大,S值(zhi)和壓(ya)損越(yue)小則(ze)☁️流體(ti)通過(guo)傳感(gan)器時(shi)損失(shi)的能(neng)量越(yue)小，流(liu)體分(fen)布也(ye)越穩(wen)🤟定。從(cong)表1可(ke)以看(kan)出,矩(ju)形孔(kong)的面(mian)積越(yue)大,值(zhi)越小(xiao),而s值(zhi)和壓(ya)損越(yue)小。可(ke)以看(kan)出壓(ya)損最(zui)大♋值(zhi)與最(zui)小值(zhi)💁相差(cha)約0.84 p,且(qie)對傳(chuan)感器(qi)評定(ding)☂️影響(xiang)不大(da)，在評(ping)定時(shi)可以(yi)忽略(lue)壓損(sun)這個(ge)因素(su)，因此(ci)可通(tong)過權(quan)重[1”]來(lai)評定(ding)0值和(he)S值在(zai)整體(ti)😍評價(jia)中的(de)相對(dui)重要(yao)程度(du),并根(gen)據式(shi)(6)計.算(suan)出綜(zong)合評(ping)價💃🏻值(zhi)🈲,從而(er)确定(ding)傳感(gan)器的(de)模型(xing)

　　式中(zhong)Vk爲綜(zong)合評(ping)價值(zhi),wk爲權(quan)重,xk爲(wei)各因(yin)素的(de)數值(zhi),k=1,2,3,4,5,6,7,8,9。
　　用算(suan)術平(ping)均法(fa)計算(suan)各因(yin)素的(de)平均(jun)數x。和(he)标準(zhun)差sk,根(gen)據式(shi)(7)計算(suan)出各(ge)因素(su)的标(biao)準差(cha)系數(shu),它反(fan)映各(ge)因素(su)的相(xiang)💁對變(bian)異程(cheng)度

　　根(gen)據式(shi)(7)、(8)計算(suan)出二(er)個因(yin)素的(de)?k值和(he)wk值,并(bing)根據(ju)式(6)計(ji)算出(chu)9種模(mo)型對(dui)應的(de)Vk 值,如(ru)表1所(suo)示口(kou)

根據(ju)表1的(de)V,值,可(ke)以确(que)定寬(kuan)3高9的(de)模型(xing)爲最(zui)佳模(mo)型。
3傳(chuan)感元(yuan)件溫(wen)度特(te)性的(de)研究(jiu)
　　氣體(ti)經過(guo)傳感(gan)元件(jian)表面(mian)時會(hui)帶走(zou)熱量(liang)從而(er)引起(qi)測量(liang)電路(lu)電壓(ya)信号(hao)的變(bian)化,當(dang)傳感(gan)元件(jian)上的(de)熱電(dian)阻Rs1、Rs2、Rs3和(he)Rs4與氣(qi)體溫(wen)❤️差較(jiao)小時(shi),傳感(gan)元件(jian)靈敏(min)度會(hui)降低(di),但電(dian)流過(guo)大時(shi)會損(sun)壞傳(chuan)感元(yuan)件并(bing)增加(jia)電路(lu)的功(gong)耗,因(yin)此需(xu)對傳(chuan)感元(yuan)件的(de)溫度(du)👌特性(xing)進行(hang)研究(jiu)4],圖6爲(wei)傳感(gan)元件(jian)溫度(du)特性(xing)研究(jiu)實驗(yan)圖。
　　傳(chuan)感元(yuan)件放(fang)置在(zai)溫度(du)可調(diao)的恒(heng)溫箱(xiang)中,電(dian)路加(jia)恒定(ding)的電(dian)壓10 V ,在(zai)🚩不同(tong)的工(gong)況條(tiao)件下(xia)調節(jie)電位(wei)器的(de)大小(xiao)使電(dian)流保(bao)持恒(heng)定,并(bing)測量(liang)傳感(gan)元件(jian)的電(dian)壓V,然(ran)後計(ji)算傳(chuan)感元(yuan)件相(xiang)應電(dian)路的(de)阻值(zhi)和工(gong)作溫(wen)度。實(shi)驗中(zhong)恒溫(wen)箱✍️型(xing)号爲(wei)GHX高溫(wen)恒溫(wen)試驗(yan)箱，電(dian)壓由(you)可調(diao)直流(liu)穩壓(ya)電源(yuan)提供(gong),型号(hao)爲MPS- 3003L-3,電(dian)壓表(biao)型号(hao)爲VC9807A。首(shou)先從(cong)低㊙️到(dao)高調(diao)節恒(heng)溫💋箱(xiang)溫度(du)并調(diao)節🔱電(dian)位器(qi)大小(xiao)使電(dian)流接(jie)近于(yu)6.2 mA,同時(shi)測量(liang)對應(ying)溫度(du)下熱(re)電阻(zu)兩端(duan)的電(dian)壓。在(zai)同一(yi)溫度(du)記錄(lu)3個⛹🏻‍♀️數(shu)據,将(jiang)這三(san)個數(shu)據平(ping)均後(hou)計算(suan)出該(gai)溫度(du)下熱(re)電阻(zu)㊙️的阻(zu)值,同(tong)時計(ji)算出(chu)傳感(gan)元件(jian)的工(gong)作溫(wen)度和(he)♋環境(jing)溫差(cha)。實驗(yan)數據(ju)見表(biao)2所示(shi)。


　　從表(biao)2可以(yi)看出(chu),在電(dian)流恒(heng)定時(shi),環境(jing)溫度(du)越高(gao),傳感(gan)元件(jian)溫度(du)也越(yue)高,但(dan)是與(yu)環境(jing)溫度(du)之間(jian)的差(cha)值基(ji)本恒(heng)定在(zai)100 C,此時(shi)傳感(gan)元件(jian)靈敏(min)度高(gao)且電(dian)流小(xiao)而不(bu)‼️會對(dui)傳感(gan)元件(jian)造成(cheng)損壞(huai),以此(ci)作爲(wei)設計(ji)測量(liang)電路(lu)的依(yi)據。
4傳(chuan)感電(dian) 路設(she)計
　　一(yi)種新(xin)型的(de)流量(liang)傳感(gan)電路(lu),如圖(tu)7所示(shi)。傳感(gan)元件(jian)由熱(re)電阻(zu)R, R,R、R,、R.,構♌成(cheng)，與精(jing)密電(dian)阻R2、R3、R.、Rs、R。構(gou)成惠(hui)斯通(tong)電橋(qiao),該電(dian)路能(neng)實🌈現(xian)溫度(du)補償(chang),并能(neng)檢測(ce)管道(dao)中氣(qi)體的(de)方向(xiang)。電路(lu)中精(jing)密電(dian)阻R2與(yu)熱電(dian)阻R并(bing)聯不(bu)僅防(fang)止通(tong)過R..的(de)電流(liu)過大(da),而且(qie)可提(ti)高溫(wen)度補(bu)償的(de)準确(que)度。爲(wei)了使(shi)傳♌感(gan)元件(jian)輸出(chu)與氣(qi)體溫(wen)度🈚無(wu)關的(de)穩定(ding)💞電壓(ya),理想(xiang)情況(kuang)下在(zai)任何(he)環境(jing)溫度(du)下應(ying)滿足(zu)式(9)。

　　工(gong)作時(shi)将氣(qi)體傳(chuan)感器(qi)放入(ru)測量(liang)管道(dao)中心(xin),當有(you)微小(xiao)👣氣體(ti)㊙️流過(guo)時，上(shang)遊熱(re)電阻(zu)R,,、R..的溫(wen)度下(xia)降比(bi)下遊(you)熱電(dian)阻R，、R明(ming)顯,氣(qi)體将(jiang)上遊(you)的熱(re)量帶(dai)到下(xia)遊,熱(re)電阻(zu)溫度(du)場變(bian)👌化引(yin)起電(dian)壓信(xin)号V2變(bian)化,V2反(fan)應了(le)微小(xiao)流速(su)氣🔆體(ti)的流(liu)量。當(dang)管道(dao)中有(you)中高(gao)流速(su)氣體(ti)通過(guo)時,熱(re)電👅阻(zu)R,、R,、R，、R.構成(cheng)的熱(re)電阻(zu)R。的熱(re)量被(bei)氣體(ti)帶走(zou)而引(yin)起阻(zu)值變(bian)化,從(cong)而導(dao)緻傳(chuan)感電(dian)路的(de)電流(liu)發生(sheng)變化(hua),熱電(dian)阻💃R。用(yong)于溫(wen)度補(bu)償。通(tong)過測(ce)量熱(re)電阻(zu)R。R,.和精(jing)密電(dian)阻構(gou)成的(de)惠斯(si)通電(dian)橋的(de)輸出(chu)電壓(ya)V,即可(ke)反應(ying)此時(shi)管道(dao)中氣(qi)體的(de)流量(liang)。

5氣體(ti)流量(liang)實驗(yan)研究(jiu)
　　運用(yong)鍾罩(zhao)式氣(qi)體流(liu)量标(biao)準裝(zhuang)置進(jin)行氣(qi)體流(liu)量測(ce)試。裝(zhuang)🈚置運(yun)📱用鼓(gu)風機(ji)進行(hang)鍾罩(zhao)的充(chong)氣,三(san)個閥(fa)門用(yong)于控(kong)制氣(qi)體流(liu)動。該(gai)設備(bei)的測(ce)量不(bu)确定(ding)度爲(wei)0.5%，其能(neng)夠供(gong)給🈚的(de)流量(liang)範圍(wei)爲0~220 m'/h。設(she)備原(yuan)♉理圖(tu)如圖(tu)8所示(shi)，實物(wu)圖如(ru)圖9所(suo)示


　　按(an)照表(biao)1的仿(pang)真結(jie)果,本(ben)實驗(yan)選用(yong)評價(jia)值相(xiang)差較(jiao)大的(de)兩個(ge)傳感(gan)器進(jin)行實(shi)驗,即(ji)傳感(gan)器1和(he)傳感(gan)器9,其(qi)對應(ying)的❗開(kai)孔尺(chi)寸分(fen)别🔴爲(wei)寬3高(gao)9和寬(kuan)5高11。
　　由(you)于不(bu)同的(de)流量(liang)範圍(wei)測量(liang)原理(li)不同(tong),流量(liang)測量(liang)實驗(yan)分爲(wei)2部分(fen)♈，其中(zhong)小流(liu)量的(de)測量(liang)範圍(wei)爲0.405m'/h~2.841 m'/h。在(zai)不同(tong)的流(liu)量點(dian)對輸(shu)出❌電(dian)壓V2進(jin)行🌂三(san)次測(ce)量，獲(huo)得流(liu)量與(yu)平🐕均(jun)輸出(chu)電壓(ya)的關(guan)系曲(qu)線如(ru)圖10所(suo)示。傳(chuan)✂️感器(qi)1在小(xiao)流量(liang)測量(liang)中,不(bu)同流(liu)量與(yu)輸出(chu)電👈壓(ya)關系(xi)爲星(xing)形點(dian),測⛹🏻‍♀️量(liang)重複(fu)性最(zui)大值(zhi)爲0.5%。傳(chuan)感器(qi)9在小(xiao)流量(liang)測量(liang)中,不(bu)同流(liu)量與(yu)輸出(chu)電壓(ya)關系(xi)爲圓(yuan)形點(dian),測量(liang)重複(fu)性最(zui)大值(zhi)爲0.8%。比(bi)較傳(chuan)感器(qi)1和傳(chuan)感器(qi)9的輸(shu)出特(te)性,可(ke)知傳(chuan)感器(qi)9由于(yu)開孔(kong)略大(da),輸出(chu)的電(dian)壓值(zhi)略微(wei)偏小(xiao)，而且(qie)重複(fu)性略(lue)大于(yu)傳感(gan)器1,與(yu)仿真(zhen)的結(jie)果相(xiang)同。

　　随(sui)着流(liu)量增(zeng)加,對(dui)傳感(gan)器在(zai)2.841 m'/h至130.3 m'/h範(fan)圍内(nei)進行(hang)流量(liang)實驗(yan)。在不(bu)同的(de)流量(liang)點對(dui)輸出(chu)電壓(ya)V進行(hang)三次(ci)測量(liang),獲得(de)流量(liang)與平(ping)均輸(shu)出電(dian)壓的(de)關系(xi)曲線(xian)如圖(tu)11所示(shi)。傳感(gan)器1的(de)不同(tong)流量(liang)與輸(shu)出電(dian)壓關(guan)系爲(wei)星形(xing)點,測(ce)量🆚重(zhong)複性(xing)最大(da)值爲(wei)0.5%。傳感(gan)器2的(de)不同(tong)流量(liang)與輸(shu)出電(dian)壓🏒關(guan)系爲(wei)圓形(xing)點,測(ce)量重(zhong)複性(xing)最大(da)值爲(wei)1%。如圖(tu)11可知(zhi)傳感(gan).器9的(de)輸出(chu)電壓(ya)值略(lue)微偏(pian)小,與(yu)表1的(de)與仿(pang)真的(de)仿真(zhen)數據(ju)相吻(wen)合。
　　傳(chuan)感器(qi)1具有(you)較好(hao)的輸(shu)出特(te)性和(he)測量(liang)重複(fu)性,與(yu)仿✨真(zhen)結果(guo)--緻。因(yin)此,以(yi)下對(dui)傳感(gan)器1進(jin)行具(ju)體分(fen)析。

運(yun)用MATLAB拟(ni)合電(dian)壓與(yu)流量(liang)之間(jian)的關(guan)系公(gong)式[ 16],得(de)到傳(chuan)感器(qi)1的數(shu)📐據模(mo)型:

　　式(shi)(10)和式(shi)(11)所示(shi)的數(shu)學模(mo)型分(fen)别用(yong)于測(ce)量小(xiao)流量(liang)和大(da)流量(liang)。通過(guo)拟合(he)數值(zhi)和輸(shu)出電(dian)壓可(ke)計算(suan)得到(dao)最大(da)偏差(cha)Amre由式(shi)(12)可計(ji)算得(de)到♍拟(ni)合Lmax誤(wu)差γYL°

　　其(qi)中ym爲(wei)最大(da)流量(liang)點的(de)電壓(ya)。在小(xiao)流量(liang)時拟(ni)合誤(wu)差爲(wei)1.42%,而在(zai)大流(liu)量時(shi)爲1.40%。由(you)于傳(chuan)感器(qi)1的重(zhong)複性(xing)最大(da)值YR均(jun)爲0.5%,由(you)式(13)可(ke)以計(ji)算得(de)到測(ce)量誤(wu)差.

　　由(you)式(13)可(ke)得在(zai)小流(liu)量範(fan)圍内(nei)最大(da)測量(liang)誤差(cha).爲1.50% ,在(zai)大流(liu)量範(fan)圍内(nei)爲1.49%,由(you)此可(ke)認爲(wei)測量(liang)誤差(cha)爲1.50%。對(dui)造成(cheng)誤差(cha)的主(zhu)要原(yuan)因有(you)氣體(ti)擾流(liu),流場(chang)分布(bu)和氣(qi)體濕(shi)度等(deng)。另外(wai),傳感(gan)器的(de)熱輻(fu)射和(he)熱傳(chuan)導同(tong)樣會(hui)造成(cheng)測量(liang)誤差(cha)。
　　由實(shi)驗可(ke)得,傳(chuan)感器(qi)能夠(gou)在0.4 m'/h至(zhi)130m'/h的範(fan)圍内(nei)測量(liang)氣體(ti)流量(liang),其重(zhong)複性(xing)優于(yu)0.5% ,測量(liang)誤差(cha)爲1.5%。
6結(jie)論
　　熱(re)分布(bu)型和(he)浸入(ru)型相(xiang)結合(he)的熱(re)式流(liu)量測(ce)量方(fang)法,設(she)計了(le)🏃‍♂️一♌種(zhong)✔️大量(liang)程氣(qi)體流(liu)量傳(chuan)感器(qi)。通過(guo)FLUENT仿真(zhen)技術(shu)和👅權(quan)重法(fa)确定(ding)最佳(jia)傳🈲感(gan)器的(de)結構(gou)模型(xing)，研究(jiu)傳感(gan)元件(jian)的溫(wen)度📞特(te)性,提(ti)出了(le)氣🈲體(ti)介質(zhi)溫度(du)的自(zi)動補(bu)償方(fang)法并(bing)設計(ji)流量(liang)傳感(gan)電👄路(lu)。實驗(yan)結果(guo)表明(ming),該🏃傳(chuan)感器(qi)測量(liang)💘量程(cheng)爲0.4 m'/h~130n2/h,測(ce)量誤(wu)差優(you)于1.5%,擴(kuo)大了(le)熱式(shi)流🔱量(liang)傳感(gan)器的(de)流量(liang)測量(liang)範圍(wei)。

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