熱式氣體質量流量計原理及影響

4 熱式氣體質量流量計設計
4.1探頭電阻
     要使熱式氣體質量流量計正常工作，就必須使探頭溫度達到一定水平，也就是要給熱式探頭提供一定的能量．探頭電阻的設計選取，除了直接與探頭工作溫度、工作電流等指標有關之外，還與探頭結構及其幾何尺度有關．
    探頭結構的散熱條件對探頭工作溫度影響極大，如探頭封裝厚度等條件，即使幾何尺寸、散熱面積和探頭體積等參數均差不多的兩個熱膜探頭，在同樣的加熱電流條件下，試驗發現其熱性能也可有很大的差異，甚至可以是成倍的差異．所以，散熱條件越好，可以選用相對大一點的探頭電阻．
    散熱面積越小，探頭工作溫度就越高．例如裸露的，由于它*暴露在氣流中，散熱條件應該很好；但探頭與熱膜探頭試驗比較發現，由于直徑非常小，散熱面積比熱膜陶瓷基片要小得多，而熱絲的體積與熱膜陶瓷基片比更加微小，所以熱絲的熱容量很小，熱容量小和散熱面積小都將導致探頭的工作溫度提高．同樣的工作條件下，熱絲的溫度要遠高于熱膜溫度，所以，對于，應該選用較小的探頭電阻．
    另外，探頭電阻設計與工作電流有密切關系，如果希望有較小的工作電流，就應選用較大的探頭電阻．目前常用的熱式探頭電阻有10Ω及以下的探頭，以及20Ω、45Ω的熱膜探頭等．
4.2供電電源
    要使熱式氣體質量流量計正常工作，就必須使探頭溫度達到一定水平，也就是要給熱式探頭提供一定的能量．從式（5）可知，提供的能量為W=IHRH．對于一定幾何尺度和結構的熱式探頭，如果其散熱條件等因素也相似，則欲保持一定探頭溫度水平的能量也應相近．所以，如果提高探頭電阻，則加熱電流可以減小，但減小的幅度并不一樣，探頭兩端電壓將有所增加，對于一定的供電電源電壓，探頭電阻的增加將有一限值，并不能一味地用提高電阻的方法來降低電流．
    對于低壓供電電源，原則上應降低探頭電阻，以增加加熱電流的方法來維持探頭能量．但探頭電阻一般無法隨意改變，只有有限的幾種可供選擇．所以，當供電電壓較小時，應盡量減小圖1中的取樣電阻Ri的阻值，以避免出現大流量信號的飽和現象．
4.3熱式氣體質量流量計結構設計
    無論是熱式氣體質量流量計或熱式風速儀，熱式探頭在氣流通道上的安裝位置與結構，補償探頭的安裝位置與結構，對流量測量都有明顯影響．主要有：加熱探頭位置是否固定，探頭與周圍固定架之間的距離對散熱是否有影響，能否有效地感受流體的真實流速，補償探頭能否有效地感受流體溫度，其自熱效應有多大影響，對氣流的流動是否有阻礙等問題，都是流量計結構設計時應充分考慮的問題，試驗表明，這些因素對流量計的測量精度和穩定性有明顯影響。

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