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BURKERT流量計測試方法實(shí)驗資料各有哪些

          BURKERT流量計測試方法實(shí)驗資料各有哪些
    針對目前大口徑或不規則管道氣體質(zhì)量流量測量中存在的問(wèn)題，提出了基于多點(diǎn)測量的熱式氣體質(zhì)量流量測試方法。文章對敏感元件（熱膜探頭）溫度特性和以熱膜探頭為測點(diǎn)的多點(diǎn)測試方法進(jìn)行了大量的試驗研究。實(shí)驗結果表明：多點(diǎn)測試方法中，以對數線(xiàn)性法好; 多點(diǎn)熱式氣體質(zhì)量流量測試方法可以明顯改善某些單點(diǎn)測量中出現的較大偏差，測量精度可以達到1. 5%，擴展不確定度小于3. 4%。
    BURKERT流量計是基于早期專(zhuān)線(xiàn)風(fēng)速計的基礎上發(fā)展起來(lái)的一種新型氣體流量檢測儀表，已廣泛應用于工業(yè)以及天然氣管道運輸等行業(yè)。
BURKERT流量計的研究和應用尚處在初級階段，絕大多數產(chǎn)品都需要進(jìn)口，尤其是針對大中型管道的氣體流量測量的熱式氣體流量計。因此，研究熱式氣體質(zhì)量流量計將對于BURKERT流量計的基礎上，針對目前大口徑或不規則管道氣體質(zhì)量流量測量中存在的單點(diǎn)測量度不高、差壓式儀表壓損太大以及速度- 面積法測量困難等問(wèn)題，提出了基于多點(diǎn)測量的熱式氣體質(zhì)量流量測試方法。
    1 BURKERT流量計測量原理及敏感元件溫度特性
    BURKERT流量計根據加熱元件的不同，分為專(zhuān)線(xiàn)式和熱膜式［1，2］。本文采用薄膜鉑電（鉑膜電阻或鉑膜探頭）作為敏感元件。鉑膜電阻作為一種新型的感溫元件，具有尺寸小、響應快、易于與集成電路相匹配的特點(diǎn)，且具有測溫范圍寬、精度高、線(xiàn)性好、性能穩定等優(yōu)點(diǎn)。在溫度補償、溫度及流量的測量和控制等領(lǐng)域有廣泛的應用。
    鉑膜電阻在作為流量傳感器使用時(shí)，由于探頭散熱條件與環(huán)境溫度有極大關(guān)系，其信號輸出將受環(huán)境溫度變化的影響為了定量地掌握熱膜探頭的溫度特性，我們根據熱式流量計加熱探頭工作溫度范圍，對熱膜探頭在不同環(huán)境溫度下進(jìn)行溫度特性試驗。將熱膜探頭放置在溫度可調的恒溫箱中，給探頭加上某一恒定工作電流i ，在不同的工況條件下，測量探頭兩端電壓v ，然后計算熱膜探頭電阻。熱膜探頭溫度特性實(shí)驗裝置如圖1 所示。
    BURKERT流量計由于熱膜探頭的工作溫度很難測量，因此在靜態(tài)溫度特性實(shí)驗中，首先建立熱膜探頭工作電阻隨溫度變化的曲線(xiàn)，即在熱膜探頭無(wú)自熱效應的前提下（工作電流≤1 ma），熱膜探頭電阻隨環(huán)境溫度變化趨勢。根據實(shí)際情況，本文選用pt20 熱膜探頭作為試驗研究對象。
    BURKERT流量計熱膜探頭在無(wú)自熱效應下，熱膜探頭電阻隨環(huán)境溫度變化關(guān)系如圖2 所示。
    BURKERT流量計由熱膜探頭靜態(tài)溫度特性曲線(xiàn)建立熱膜探頭電阻r t 與環(huán)境溫度t 之間的關(guān)系：
    BURKERT流量計工業(yè)上采用薄膜鉑電阻作為測溫元件，主要是利用鉑電阻在無(wú)自熱效應前提下r t- t 特性，一般情況下通過(guò)鉑電阻的電流不大于1 ma。本文是利用薄膜鉑電阻作為加熱元件，通以較大的電流，利用其自身的熱效應，使鉑膜探頭達到一定的工作溫度，作為測量氣體流量敏感元件。
    將熱膜探頭在不同實(shí)驗條件下（ u= 0 和u ≠0）通以相同的電流（ i = 70 ma），其電阻rt 與環(huán)境溫度t 間關(guān)系如圖3 所示。
    熱膜探頭在靜態(tài)的實(shí)驗條件下（ u= 0），對熱膜探頭通以不同的工作電流，其電阻r t 與環(huán)境溫度t 間關(guān)系如圖4 所示。
    BURKERT流量計熱膜探頭工作在恒流狀態(tài)下，其電阻隨環(huán)境溫度的變化而近乎線(xiàn)性的變化，即熱膜探頭工作溫度與環(huán)境溫度之差$t 基本保持不變。熱膜探頭在不同工況下由其強迫對流造成的熱耗散不隨環(huán)境溫度的變化而變化。如對選用的熱膜探頭由強迫對流造成的熱耗散約為31 mw。熱膜探頭工作溫度隨工作電流的增大而增加。如在環(huán)境溫度為20℃ 下，i = 50 ma 時(shí)，熱膜探頭工作溫度約為77℃ ; i = 70 ma 時(shí)，熱膜探頭工作溫度約為142℃ ; i = 90 ma 時(shí)，熱膜探頭工作溫度約為256℃。所以我們可以通過(guò)選擇熱膜探頭的工作電流來(lái)確定熱膜探頭的工作溫度。
    BURKERT流量計多點(diǎn)測試方法分析　　多點(diǎn)熱式氣體質(zhì)量流量計主要是在管道的橫截面直徑方向上布置多個(gè)傳感元件，用以檢測管道截面內不同點(diǎn)上的氣體流量所示。
    BURKERT流量計是基于均速管流量計測速原理［3，4］。即將管道截面分成面積相等的幾部分，測出每一部分的特征點(diǎn)質(zhì)量流速，并以該特征點(diǎn)質(zhì)量流速代表這部分的平均質(zhì)量流速。將該質(zhì)量流速乘以這部分的面積，得到通過(guò)該小塊面積的質(zhì)量流量。再把每一小塊面積的質(zhì)量流量累加起來(lái)，就是通過(guò)整個(gè)管道的質(zhì)量流量。多點(diǎn)測試方法的關(guān)鍵是如何確定特征點(diǎn)的位置和分布數量。采用等環(huán)面法、切比雪夫法、對數線(xiàn)性法設計多點(diǎn)檢測傳感器。
    選取實(shí)驗管道半徑r = 30 mm，設計將圓管截面兩等分，以管道中心為原點(diǎn)，設計多點(diǎn)檢測桿特征點(diǎn)分布示意圖如圖6 所示。

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