热式流量传感器原理

- 1 - 简述热模式空气流量传感器的工作原理

热模式空气流量传感器是一种用于检测空气流速的传感器，它可以精确而有效地测量存在于室内外的空气流动。热模式空气流量传感器的工作原理是利用热物质的对流运动来推动空气流速的变化。它以发射温度和接收温度两个不同的测量热模块作为工作条件，根据空气流速的变化来改变热量的流动方向。当流速变化时，它就会相应产生有效的测量信号，该信号可以通过数字信号处理技术来进行处理，最终实现空气流速的测量。

热模式空气流量传感器由三部分构成：传感器探头、数字信号处理器和控制器。传感器探头位于流体中，由两个热模块组成，它们分别受到不同的热量输入条件实现空气流动的测量。当流体流动时，受到外界热量源的影响，被称为流动效应，其产生的热量传输对流会改变探头中发射温度和接收温度的差值，即它就会产生有效的测量信号。

数字信号处理器是将传感器探头发出的信号进行处理和转换，以便在控制器上转换成可操作的信号，同时还可以通过可编程芯片或软件程序进行上位机的数据处理和显示。

最后，控制器用于对流量信号的控制，它可以进行流量的相关参数的设定，例如流量范围，流量分辨率，测量精度，测量范围等，以及实现温度控制等功能。

热模式空气流量传感器是目前应用最广泛的一种流量测量技术，其优点在于可实现实时流量测量，准确性高，耐用性强，噪音低，便于网络控制，安装方便，且具有很高的抗干扰能力，因此被用于风机、 - 2 - 送风机、换气扇等非压力性空气流速度的测量中。

综上所述，热模式空气流量传感器通过利用热物质的对流运动可实现实时测量空气流速，而其特点在于准确性高、耐用性强、安装方便、噪音低、抗干扰能力强，被用于风机、送风机、换气扇等空气流速度的测量中。此外，热模式空气流量传感器还具有可编程芯片或软件程序可实现数据处理和显示、控制器可实现流量参数设定和温度控制等多种功能。

热式气体流量传感器的应用

随着科学技术的发展，气体流量传感器种类很多，除用于测量气体，还可用于测量微小液体流量，应用范围广泛。

热式气体流量传感器的应用，热式气体流量传感器使用口径和流量均较小，较多应用于半导工业外延扩散、石油化工微型反应装置、镀膜工艺、光导纤维制造、热处理淬火炉等各种场所的氢、氧、氨、燃气等气体流量控制，以及固体致冷中固体氩蒸发等累积量和阀门制造中泄漏量的测量等。在气体色谱仪和气体分析仪等分析仪器上，用于监控取样气体量。分流型热分布式气体流量传感器应用于30~50mm以上管径时，通常在主流管道上装孔板等节流装置或均速管，分流部分气体到惹是气体流量传感器进行测量。

冷却效应的插入式气体流量传感器应用，冷却效应的插入式气体流量传感器国外近10年在环境保护和流程工业中应用发展迅速，例如;水泥工业竖式磨粉机排放热气流量控制，煤粉燃烧过程粉/气配比控制，污水处理发生的测量，燃料电池工厂各种气体流量测量等等。大管道用还有径向分段排列多组检测元件组成的插入检测杆，应用于锅炉进风量控制以及烟囱烟道排气监测so2和nox排放总量。

液体微小量气体流量传感器的应用，液体微小流量气体流量传感器应用于化学、石油化工、食品等流程工业实验性装置，如液化气流量测量，注入过程中控制流量; 高压泵流量控制的反馈量;药液配比系统定流量配比控制;直接液化气液态计量后气化，供给工业流程或商业销售。 液体微小量气体流量传感器除在色谱分析等仪器上用作定量液取样控制以及用于动物实验麻醉液流量测量外，还可用于国内定型产品。

水流量传感器原理与应用

一 基本原理

水流量传感器是利用霍尔元件的霍尔效应来测量磁性物理量。在霍尔元件的正极串入负载电阻，同时通上5V的直流电压并使电流方向与磁场方向正交。当水通过涡轮开关壳推动磁性转子转动时，产生不同磁极的旋转磁场，切割磁感应线，产生高低脉冲电平。由于霍尔元件的输出脉冲信号频率与磁性转子的转速成正比，转子的转速又与水流量成正比，根据水流量的大小启动燃气热水器。其脉冲信号频率的经验公式见式(1)。

f=8．1q-3 (1)

式中：f—脉冲信号频率，H2 q—水流量，L／min

由水流量传感器的反馈信号通过控制器判断水流量的值。根据燃气热水器机型的不同，选择最佳的启动流量，可实现超低压(0．02MPa以下)启动。

二 工作原理

水流量传感器主要由铜阀体、水流转子组件、稳流组件和霍尔元件组成(见图1)。它装在热水器的进水端用于测量进水流量。当水流过转子组件时，磁性转子转动，并且转速随着流量成线性变化。霍尔元件输出相应的脉冲信号反馈给控制器，由控制器判断水流量的大小，调节控制比例阀的电流，从而通过比例阀控制燃气气量，避免燃气热水器在使用过程中出现夏暖冬凉的现象。水流量传感器从根本上解决了压差式水气联动阀启动水压高以及翻板式水阀易误动作出现干烧等缺点。它具有反映灵敏、寿命长、动作迅速、安全可靠、连接方便利启动流量超低(1．5 L／min)等优点，深受广大用户喜爱。

图1 水流量传感器的结构

水流转子组件主要由涡轮开关壳、磁性转子、制动环组成。使用水流开关方式时，其性能优于机械式压差盘结构，且尺寸明显缩小。当水流通过涡轮开关壳，推动磁性转子旋转，不同磁极靠近霍尔元件时霍尔元件导通，离开时霍尔元件断开。由此，可测量出转子转速。根据实测的水流量、转子转速和输出信号(电压)的曲线，便可确定出热水器的启动水压，以及启动水压相对应的启动水流量与转子的启动转速。由控制电路，便可实现当转子转速大于启动转速时热水器启动工作；在转速小于启动转速时，热水器停止工作。这样热水器启动水压一般设定在0．01 MPa，启动水流量为3～5 L／min(需满足热水器标准对最高温升的限制)。另外，由于水在永磁材料磁场切割下，变成磁化水，水中的含氧量增加，使人洗浴后感觉清爽。制动环的作用是停水时，制止高速旋转的磁性转子转动，终止脉冲信号输出。控制器接收不到脉冲信号，立即控制燃气比例阀关阀，切断气源，防止干烧。

— — 1 —1 — 热导式流量计工作原理

热导式流量计是利用导热原理来测量流体流量的，它是利用流体对热辐射的吸收来进行流量测量的。热导式流量计的基本工作原理是：当流体流过管道时，由于温度梯度和压力梯度的存在，使流体中的热量传给了管道材料，热导传感器在这个过程中获得了热量，在传感器的一端有一只温度探头，另一端有一个压力探头，这两个探头接收来自热和压两种能量。测量时，将测量探头放在被测流体的入口端，并把温度探头与压力探头连接起来。当流体流经传感器时，从传感器上接收到的温度和压力信号使传感器发生电桥平衡，后便输出一个信号（电压）。由于不同介质在不同温度下对热辐射能量吸收率不同，因而可测得流体流经传感器时所产生的热量。

热导式流量计有很多优点：

1.体积小、重量轻、结构简单、可靠性高；

2.测量范围宽（0~10kPa）；

3.价格便宜；

4.不需要安装管道和特殊装置。

5.响应时间较长（一般为3~10s）；

6.测量精度不高；