熱式質(zhì)量流量計可以直接測量出被測氣體的質(zhì)量流量,，可測流量范圍比較大，廣泛應(yīng)用于化工和發(fā)電等領(lǐng)域,。針對核電站空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)等的通風(fēng)流量測量問題,，由于其工作條件較為惡劣且設(shè)計流量范圍較大，因而對熱式質(zhì)量流量計的設(shè)計提出了較高的要求,。
設(shè)計了基于恒溫差原理的熱式質(zhì)量流量計的硬件電路,，包括電源電路、信號調(diào)理電路和信號處理與輸出電路,，其中,，信號調(diào)理電路通過惠斯通電橋和負(fù)反饋控制電路維持傳感器探頭之間的恒定溫差。針對引線電阻對測量結(jié)果的影響,，通過理論分析得到引線電阻補(bǔ)償電路的原理,，并設(shè)計了引線電阻補(bǔ)償電路。針對儀表的測量范圍較小的問題,，基于LT1510恒流驅(qū)動芯片實現(xiàn)控制電壓到輸出電流的轉(zhuǎn)換,，替換了傳統(tǒng)電路中的三極管，有效地提高了儀表的量程比,。
對加熱電流原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了幅值域和頻域分析,，結(jié)果表明：加熱電流值近似符合高斯分布，且噪聲信號頻域分布較廣,。因此,，使用4階巴特沃斯低通濾波器對加熱電流進(jìn)行濾波，提高了測量結(jié)果的重復(fù)性,。針對加熱電流和被測流速的非線性關(guān)系,，基于最小二乘法準(zhǔn)則進(jìn)行分段6階多項式擬合，以獲得最小誤差平方和下的儀表特性曲線,，提高了儀表的測量精度,。利用二維回歸方程構(gòu)建出擬合流速、氣體溫度和實際流速之間的函數(shù)關(guān)系,，從而消除氣體溫度變化所造成的測量誤差,。
基于模塊化設(shè)計思想設(shè)計各個子模塊的程序，包括主監(jiān)控程序,、信號采樣模塊,、流量計算模塊,、中斷模塊、脈沖輸出模塊,、上位機(jī)通訊模塊,、液晶顯示模塊和初始化模塊等，各子模塊間互相配合,，實現(xiàn)了從信號采樣,、流量計算到結(jié)果輸出的完整流程。
為驗證設(shè)計電路和算法的有效性,，進(jìn)行了氣體流量標(biāo)定實驗和氣體溫度補(bǔ)償實驗,。實驗結(jié)果表明，在氣體溫度不變時研制的恒溫差型熱式質(zhì)量流量計測量結(jié)果滿足1級精度要求,，儀表的最大可測流量達(dá)到了60m3/h,，量程比達(dá)到了60：1，有效地拓寬了熱式質(zhì)量流量計的測量范圍,。被測氣體溫度在20~60℃范圍內(nèi)變化時,，溫度補(bǔ)償算法有效地消除了氣體溫度變化帶來的影響，儀表測量結(jié)果滿足1.5級精度要求,。
