煤氣流量計(jì)在煤氣生產(chǎn)、輸配和管理方面一直是個(gè)急需解決的問題，特別是大流量的煤氣計(jì)量問題。
隨著煤氣事業(yè)的發(fā)展，研究一種測(cè)量范圍大，靈敏度高的煤氣計(jì)量儀表，得到各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的重視。天津于08年在市科委領(lǐng)導(dǎo)關(guān)懷和煤氣公司領(lǐng)導(dǎo)大力支持下，根據(jù)*氣象科學(xué)研究院研制的風(fēng)速儀原理，研制三臺(tái)樣機(jī)，經(jīng)**儀器檢定所標(biāo)定符合設(shè)計(jì)要求。
該三臺(tái)樣機(jī)曾安裝在天津天然氣柳林，詹莊子配氣站出口干管處。
一煤氣流量計(jì)的特點(diǎn)
這種新型煤氣流量計(jì)是一種測(cè)量煤氣或其它流體流量和流速的新型半導(dǎo)體集成化儀表。其特點(diǎn)如下：
1.適應(yīng)量程范圍大，流速從01米／秒～60米／穢（通過衰減器可擴(kuò)大至200米／秒）不同的管徑、流量范圍僅用一臺(tái)就可測(cè)量。這是差壓式與客積式流量計(jì)所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。
2二次儀表是采用半導(dǎo)體集成電路，靈敏度高、惰性小、反應(yīng)快同時(shí)流量計(jì)的敏感探頭部分在計(jì)量過程中無任何運(yùn)動(dòng)部件故不存在由于機(jī)械摩擦和惰性引起的誤差。這也是機(jī)械轉(zhuǎn)子式儀表所不能比擬的
3傳感器探頭體積小?；旧喜黄茐牧黧w流場(chǎng)、壓力損失很小。這對(duì)于不允許被壞流場(chǎng)和不允許有較大壓力損失的場(chǎng)合尤為適用。目前采用的差壓式和定積式流量計(jì)都不可避免地有一定的壓力損失。此流量計(jì)的探頭在管道上按裝及維修都較方便不必停產(chǎn)。
4．本儀表采用半導(dǎo)體集成化電路。使電路簡單，成本較低輸出電壓信號(hào)便于與DDE一Ⅲ型儀表配套使用；也使于進(jìn)行數(shù)字化處理、配合數(shù)字計(jì)算機(jī)。
二、煤氣流量計(jì)基本原理：
本流量計(jì)的基本原理是利用被加熱的電阻傳感器探頭（金屬熱絲即大溫度子數(shù)的的金屬材料制成）的熱損失來測(cè)量流體流速的；把傳感器探頭置于待測(cè)流體的流場(chǎng)中并被流體所冷卻、探頭這種熱損失由流體流速、流體特性。傳感器特性及傳感器與流體的溫度所決定。利用傳熱學(xué)理論可以找出傳感器參數(shù)與流體流速的關(guān)系。如果使除了流速外其他參數(shù)不變。則通過測(cè)量傳感器的電學(xué)參數(shù)就可以得到流體流速；再根據(jù)原管湍流時(shí)截面平均流速，適當(dāng)選擇傳感器安裝位置將所測(cè)量得平均流速乘以流體斷面積、則可得到流體流量這就是流量計(jì)的原理。
它的理論根據(jù)是電加熱物體在流動(dòng)介質(zhì)中放散熱量的公式（king公式）為基礎(chǔ)的、當(dāng)被加熱的物體（敏感元件）為圓柱體時(shí)、king公式可寫成。

公式（3）為儀表基礎(chǔ)的理論根據(jù)，對(duì)于已經(jīng)確定的熱絲（探頭）和某種流體可以認(rèn)為A·B為一常數(shù)根據(jù)以上原理，流量計(jì)可以做成兩種類型：即恒流型從（2）式中可知如果利用恒流源保持熱絲的加熱電流即恒定不變，當(dāng)熱絲置于流場(chǎng)中時(shí)被帶走的熱量因而改變了熱絲的溫度和電阻值破壞了電橋上的平衡、在電橋兩端有一個(gè)不平衡電壓信號(hào)E測(cè)出該值即可知道流速，如圖（二）所示。
它的特點(diǎn)是線路較簡單但是的電阻K與流速u的關(guān)系比較復(fù)雜故不易實(shí)現(xiàn)輸出線性化，另外由于其動(dòng)態(tài)特性主要取決于探頭的慣性，所以頻率響應(yīng)有限故實(shí)際應(yīng)用不多。
另一種恒溫型。它是由惠斯登電橋與伺服放大器組成。它的原理加圖（二）：將探頭熱絲置于電橋的一個(gè)橋臂R，利用伺服放大器使熱絲的溫度與電阻值不變，當(dāng)由于流速破壞了電橋的平衡時(shí)，輸出的電壓E。再反饋到電橋上維持溫度不變即所謂恒溫，這樣就實(shí)現(xiàn)了金屬熱絲的熱損失即電橋頂端電壓來表示流體流速。雖然線路較恒流型復(fù)雜些，但易于實(shí)現(xiàn)輸出的線性化、電路中設(shè)置了高增益的負(fù)反饋放大器，提高了整個(gè)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。電橋做為反饋元件接入伺服放大器，是具有差分輸入級(jí)直流運(yùn)算放大器、熱絲接入放大器的倒相級(jí)輸入端上恒溫過程如下式表示；

一般電阻溫度元件有一定慣性的，但由于采用電子負(fù)反饋電路增大了伺服放大器的增益從而保證了該系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。
三、電路的構(gòu)成：
本流量計(jì)由：傳感器（探頭）、測(cè)量電路（橋路），線性化電路，管道量程換電路，直流穩(wěn)壓電源及指示部分組成。其原理如圖（三）：
格式測(cè)量電路從圖（二）中可看出：

此電路大特點(diǎn)是設(shè)計(jì)了反饋回路保持了

公式（6）為恒溫流量計(jì)的理論根據(jù)，因是按裝在煤氣管道中線路考慮了防爆問題。因此采用兩個(gè)方法：即限制傳感器熱絲的加熱電流利用熱敏元件控制，另一方面設(shè)立快速斷路保護(hù)電路過流即刻切斷加熱電源。

2．線性化電路：從公式（3）中可知測(cè)量電路橋路電壓與被測(cè)流體流速呈四次方關(guān)系。如果以橋路電壓直接表示流體流速則儀表度是非線性的。使讀數(shù)不方便也達(dá)不到較高的精度，為此必須對(duì)公式（3）進(jìn)行線性化處理通過電子模擬計(jì)算很好解決這一不足之處達(dá)到較好的效果。
3．管道營徑量程變換電路，從以上可知管道中流體流量等于平均流速乘以管道斷面積，這樣用一固定檔做為標(biāo)準(zhǔn)、利用調(diào)整放大器的放大倍數(shù)的方法即可實(shí)現(xiàn)管道直徑的
變換問題。
其電路原理如圖（四）電壓之間的變換關(guān)系為：

圖（四）管道管徑量程變換電路原理圖
此電路的特點(diǎn)是調(diào)整放大器倍數(shù)時(shí)輸出阻抗不變。本儀表設(shè)置Dg600、Dg200、Dgl00和流速五個(gè)檔量程。
4．直流穩(wěn)壓電源本儀表我們選用WB712．718硅集成穩(wěn)器制成穩(wěn)壓電源。
所有集成運(yùn)算放大器的電源均為=12狀。熱絲電源為：3．5～4伏，電路如圖四：經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得到：當(dāng)交流電源電壓波動(dòng)±20％，對(duì)直流輸出電壓的影響詳見表（一）
當(dāng)負(fù)載電流由0～70毫安時(shí)對(duì)直流輸出電壓的影響詳見表：
（二），從長期流量計(jì)運(yùn)行情況來看，此種穩(wěn)壓源是穩(wěn)定可靠的
表（一）交流電壓波動(dòng)對(duì)直流輸出影響
四、傳感器——探頭：
煤氣流量計(jì)的一次儀表—傳感器探頭，主要由金屬熱絲（選用鐵鎳合金絲），它是實(shí)現(xiàn)從流體流量（流速）的物理量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量（電壓式電流）的關(guān)鍵元件。
它的質(zhì)量好壞直接影響測(cè)量結(jié)果的度，為此正確設(shè)計(jì)合理選材，仔細(xì)加工制造是非常必要的。探頭除金屬熱絲外還有探桿（選用不銹鋼管7～10m／m）支架屏電纜線金屬釵頭等組成。
在測(cè)量管道內(nèi)流量時(shí)，應(yīng)加緊固裝置。在橋路中金屬熱絲是電橋的一個(gè)臂，因金屬熱絲的電阻是髓著溫度而改變的即R=R（T）

越高，熱絲線阻隨著溫度變化越大。橋式測(cè)量電路橋頂電壓變化越大、而流量計(jì)的靈敏度越高，所以也是采用大溫度系數(shù)作為敏感攆頭的主要原因。
蘸此之外述應(yīng)考慮機(jī)械強(qiáng)度，抗腐蝕性便于焊接，清洗等因素。

五、結(jié)束語：
此流量計(jì)于七九年十月分別在**儀器檢定所。天津大學(xué)力學(xué)室直流閉合式風(fēng)洞裝置中進(jìn)行了標(biāo)定：
1．齒標(biāo)定裝置精度為1％
2．工作段為100×100mm、250×250ram2。
3流速范圍為0．6～36米／秒
4．輸出顯示裝置為PE～8型數(shù)字電壓表。
5標(biāo)定數(shù)據(jù)及標(biāo)定曲線見表三．圖五。
從以上可以看出該流量計(jì)經(jīng)檢定后相對(duì)誤差小于2．0％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般工業(yè)流量計(jì)儀表精度要求，標(biāo)定曲線為直線，線性較好，儀表常數(shù)分別為
=6．64米／秒K=5．25米／秒。