热式气体质量流量传感器研究与发展

流量传感器的精度高低、稳定性好坏及适应工作环境的能力大小，智能化水平和性价比的高低等性能指标极大地影响着社会各行业的发展。用于测量气体流量的传感器种类很多，例如截流流量传感器、叶轮流量传感器等，多数是采集流体的温度、压力等信号，再换算成流量。但由于气体流动状态不稳定，使其流量测量准确性受到影响。直到热式气体质量流量传感器的出现为流量传感器量带实现了直接测量流体质量流量的目的。且测量值不因温度或压力的波动而失准，不需要温度压力补偿。
二、热式气体质量流量传感器的发展和应用最早发明的热式气体质量流量传感器是热线式气体流量传感器，利用放置在流场中具有加热电流的细金属丝来测量流体的流速、流量。随着数字技术的发展，其连续测量的特点显得具有难以替代的优势，但由于热线式气体流量传感器受多个参量的影响，存在交叉灵敏度，从而，影响它的稳定性以及灵敏度，流量与电信号的对应关系是非线性的，要进行补偿。
到了近几十年，由于电子技术的飞速发展，各种补偿技术不断提高，使热线式流量传感器的精度大大提高，测量范围扩大。但热线一致性很差，难以进行批量生产；当测低流速流体时，热紊乱很大；热线抗污染腐蚀能力差，价格高，易损坏；

测量中有电子噪声，导致它的响应速度下降等因素限制了它的进一步发展。伴随着微电子加工技术发展以及 MEMS 技术的兴起，热膜式气体质量流量传感器成为新的研究焦点。热膜式气体质量流量传感器作为热线式气体流量传感器的改进产品，是采用硅微机械加工技术制成的具有体积小、成本低、稳定性好、兼容性强、功耗低、响应时间短等特点。
热式气体质量流量传感器的应用范围非常广泛：
1、锅炉、裂解炉用燃料气质量流量测量控制；
2、石油化工、采油、火炬气质量流量测量；
3、燃烧炉用空气质量流量测量控制;燃汽轮机氢气质量流量和控制；
4、食品加工及饮料气体质量流量和控制；
6、水厂氯气质量流量控制；
5、生产半导体时高纯度气体质量流量测量；
7、催化剂、化学添加剂质量流量测量；
8、泵的保护控制、泵密封、润滑油池泄漏检测；

9、空调系统控制；
10、仪表用空气、工艺空气、氮气等质量流量测量。
三、热膜式气体质量流量传感器原理和结构
1、原理热膜式气体质量流量传感器是利用热传导和热耗散的原理制作的[3]。当有气体流过热敏电阻表面时，会带走一部分热量，引起电阻阻值的变化，这个变化量与气体的流速和温度有关。
2、结构热膜式气体质量流量传感器的结构理论上可以有五种结构，如图 1 所示。一般，为了减少加热电阻在纵向的热传导，提高测量精度，在硅片的正面做一层 SiO2，在硅片背面腐蚀出一个硅杯结构。

热式气体质量流量传感器研究与发展

推荐阅读

推荐产品

行业新闻

联系我们