PPT《1》

1 诚田自动化仪表(上海)有限公司 台湾镒田科技股份有限公司 风速感测原理 热线式风速传感器根性涞娜却,例如热丝线或金属片和周围的流体.

移动的流体造成热损失,改变电阻.藉由冷却的效果可平衡流体的速度.在电路上保持传感器温度恒定.因此,流体造成电压降可从传感器所消耗的功率直接测量.图为一恒温风速计(Constant Temperature Anemometer,CTA)的基本设计. 简述图1.恒温风速计的基本设计 传感器性质(导热系数、黏度、密度、压力、温度、流动方向等) . 恒温风速计一般分为热线、热膜、热膜集成和铂膜电阻元件热线元件 热线元件选用的金属丝材料,通常为钨丝或铂钨丝.热线元件的机械强度不高,能承受的电流较小,因此不适合在带有颗粒的气体中工作如图2.. 图2.热线元件 2.热膜元件 热膜元件是由沉积在石英等热绝缘体上的0.01μm的铂金属构成.传导材料层把热膜的终端连接到加热电流源.热膜通常覆盖了1~2μm厚的石英沉积层,保护热膜免於粒子摩擦如图3.. 图3.热膜元件 3.热膜集成元件 基於MEMS技术,利用溅射方法在半导体晶片或陶瓷底片上行成多个铂膜电阻,分别作为为加热器和温度传感器.其工作原理是以流体的热传递为基础,通过计算加热电组的热量损失来确定流量,图4.为ST10集成元件的内部结构. 图4.集成热膜元件ST10内部结构[10] 集成热膜元件具有灵敏度高、尺寸小、动态响应快等优点,且稳定性高、精度高、压损小与ㄧ致性高. 4.铂膜电阻元件 金属铂在真空条件下,采用溅射的方法陈基於陶瓷或玻璃基片上,常用的铂电阻为PT20,图5.. 图5.薄膜铂电阻示意图 薄膜铂电阻尺寸小、成本低,且有量测围宽、性能稳定等优点. 气体流量测量的电路包括气体流量传感器电路、差动放大电路、同相放大电路、电流输出电路及MSP430单机片,图6.. 图6.气体流量测量电路 现代CTA风速计通常包括三个要素: 类比/数位转换器和数杉砑,采样CTA的风速信号,并执行数位信号处理.CTA应提供用户配置选项的围.校准设施,涵盖量测速度围.液体校准系统通常从数cm/s到10m/s的速度围.气体较准系统通常从几cm/s到1马赫的速度围. 图8.典型恒温风速计(CTA) 热膜探头接入传感器电路,将气体流量信号转为电压信号,经差动放大电路和同相放大电路后,送入MSP430单机片的12位AD通道.单机片根杉男藕偶扑愠銎宓牧魉,同时根没У男枨笫涑4-20mA电流.CTA的电压输出E和流体速度U,显示传递函数有一个幕次定律相关的非线性关系,它最常使用四阶多项是关系建模.此外,任何流量变量,如流体的密度和温度都会影响热传.因此,CTA传感器需要进行使用前的速度响应校准.环境温度逐渐增加可通过分析温度测量电压更正. 图7.典型的单探头的探头校准曲线拟合 温度补偿 为实现温度补偿,RS与Rh电阻上的电压要保持定值,所以Rf与Rh的电阻值要保持比例,Vout才不会被影响;

但是Rh 上的阻值会因为温度的差异而造成阻值上比例的不相等. 温度补偿方法: 所以,温度补偿的方法,便是在RH电阻上串连一个电阻R1,使Rf+R1的电阻可以与Rh电阻恒为比例;

而至於R1电阻的筛选,则是依照温差来去计算得出的,其公式如下: R1= T * a * α * Rh0 T :温差 a :电阻的比例α * Rh0:温度系数 补偿电路 闭回路热传风洞之量测 不同温度风速及温度下之曲线 闭回路热传风洞之量测 图-线性回归校正后之直线