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實(shí)驗(yàn)室用氣體流量計(jì) 質(zhì)量流量計(jì)

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蘇州華陸儀器儀表有限公司

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產(chǎn)品簡(jiǎn)介

實(shí)驗(yàn)室用氣體流量計(jì)：質(zhì)量流量計(jì)，金屬浮子流量計(jì)：HLA，HLB，HLC，HLD系列；管徑可選:DN3，DN6，DN8，DN12，DN19;測(cè)量范圍：0.02升/分-1000m3/h。

詳細(xì)介紹

實(shí)驗(yàn)室用氣體流量計(jì)：質(zhì)量流量計(jì)，金屬浮子流量計(jì)。

質(zhì)量流量計(jì)：HLA，HLB，HLC，HLD系列；管徑可選:DN3，DN6，DN8，DN12，DN19;測(cè)量范圍：0.02升/分-1000m3/h。

詳細(xì)說(shuō)明：

HLA系列質(zhì)量流量計(jì)是我公司開發(fā)出的智能化全電子式氣體質(zhì)量流量?jī)x表，主要技術(shù)性能處于*水平，具有高靈敏度、高精度、大量程比等特點(diǎn)；針對(duì)工業(yè)環(huán)境，融合了多種措施的電磁兼容設(shè)計(jì)；且具有多種信號(hào)輸出，能通過(guò)通訊接口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理功能；本產(chǎn)品在性能、安裝和維護(hù)方面也具有其*的*性，可廣泛應(yīng)用于石油、燃?xì)?、化工、冶煉、能源等各個(gè)領(lǐng)域。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

- 采用微機(jī)電系統(tǒng)芯片加工技術(shù)和大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)技術(shù)及材料生長(zhǎng)技術(shù)，傳感器的尺寸縮小到了微米量級(jí)，使該流量計(jì)的靈敏度大大提高。
- 在單個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)了多傳感器集成，使該流量計(jì)的量程比（范圍度）大大提高。
- 傳感器零點(diǎn)穩(wěn)定度較之傳統(tǒng)熱式質(zhì)量流量計(jì)有極大的改善。
- 結(jié)合二次儀表的微電腦智能技術(shù)，使流量計(jì)重復(fù)性好，實(shí)現(xiàn)了計(jì)量準(zhǔn)確可靠。
- 技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，使流量計(jì)較之傳統(tǒng)的機(jī)械式儀表，壓力損失大幅度減小，極大地降低了能源消耗。
- 采用LCD顯示"瞬時(shí)流量"和"累計(jì)流量"，清晰直觀，讀數(shù)方便。
- 產(chǎn)品融合了電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)，具有更高抗能力。
- 流量計(jì)帶有RS485通訊模塊，配合上位計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)集中管理。
- 可以選配4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。

機(jī)械尺寸：

型號(hào)	通徑（mm）	接口（inch）	L	H	W	d	a	b	c
HLA03	3	1/8"	85	124	35	Φ3	25	16	50
HLA06	6	1/4"	95	127	35	Φ6	25	18	50
HLA08	8	3/8"	105	134	35	Φ8	25	22	50
HLA12	12	1/2"	116	137	40	Φ12	30	25	50
HLA19	19	3/4"	152	149	40	Φ19	30	40	70

技術(shù)參數(shù)：

**度 ±(1.5+0.2FS)%
測(cè)量范圍 0.01~65m/sec
測(cè)量管徑 1~19 mm
使用環(huán)境溫度: -20~65
顯示瞬時(shí)流量; 累計(jì)流量
輸出模式 4~20mA; RS485; RS232; 0~5V; 脈沖
校準(zhǔn)條件 20oC; 101.325 kPa.

產(chǎn)品選型：

型號(hào)	通徑 (mm)	接口 (inch)	*大工作壓力 (MPa)	測(cè)量范圍
型號(hào)	通徑 (mm)	接口 (inch)	*大工作壓力 (MPa)	sccm	SLPM	SCFM	NCMH
HLA03	3	1/8"	1.5	150-15000	0.15-15
HLA06	6	1/4"	1.5		0.5-50	0.02-2	0.035-3.5
HLA08	8	3/8"	1.5		1.2-120	0.045-4.5	0.075-7.5
HLA12	12	1/2"	1.5		3-300	0.1-10	0.17-17
HLA19	19	3/4"	1.5		8-800	0.28-28	0.48-48

備注：SCCM：標(biāo)毫升/分
SLPM：標(biāo)升/分
SCFM：標(biāo)立方英尺/分
NCMH：標(biāo)方/小時(shí)
標(biāo)準(zhǔn)狀況（標(biāo)況）：20℃，101.325kPa

HLB系列質(zhì)量流量計(jì)專門為需要顯示器和表體分離的應(yīng)用需求而設(shè)計(jì)的，例如醫(yī)院供氧系統(tǒng)小型空分系統(tǒng)，該流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用戶界面(RS485/4~20mA)及用戶自定報(bào)警功能更好實(shí)現(xiàn)的異地或網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，HLB系列現(xiàn)有的產(chǎn)品是HLB12和HLB19可分別測(cè)量0-300SLPM和0-800SLPM氣體流量。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

- 分體式顯示器可通過(guò)經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的連接電纜安裝于遠(yuǎn)離氣體管路的地方
- 流量計(jì)標(biāo)配有RS485通訊模塊，選配有4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流輸出，PULSE脈沖輸出
- 光潔的不銹鋼管體有利于氣體測(cè)量
- 超大量程有利于**監(jiān)控氣體流量
- 內(nèi)置安全插件使安裝便捷

機(jī)械尺寸：

	HLB12	HLB19
L(mm)	150	182

技術(shù)參數(shù)：

	HLB12	HLB19
通徑	12	19	mm
*大流量	200, 300	600, 800	SLPM
*小流量	0.3	0.8	SLPM
量程比	100：1
精度	1.5級(jí)
重復(fù)性	±0.75		%
*大工作壓力	1.0		MPa
工作溫度	-10 ~ 55		oC
濕度	< 95%RH（無(wú)結(jié)冰，無(wú)凝露）
工作電源	8-24Vdc, 35mA
輸出	4-20mA; RS485；脈沖
機(jī)械接口	NPT, BSPT 可根據(jù)用戶需要定制
校準(zhǔn)條件	空氣, 20oC, 101.325 kPa

HLC系列質(zhì)量流量計(jì)是一款應(yīng)用范圍較廣、低功耗、可移動(dòng)式設(shè)計(jì)、帶顯示、能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化常規(guī)的計(jì)量設(shè)備，該設(shè)備適用應(yīng)用于醫(yī)院臨床供氧監(jiān)視和計(jì)量（即科研氧氣表）、食品行業(yè)沖氮、工業(yè)及商業(yè)方面需要的氣體流量監(jiān)測(cè)。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

- 可實(shí)現(xiàn)小流量測(cè)試，精度高
- 低功耗便攜式設(shè)計(jì) 　
- RS485通訊方式可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)集中化管理
- 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)瞬時(shí)流量和計(jì)算累計(jì)流量
- 密碼管理，超限報(bào)警
- 友好的接口方式，實(shí)用于各種氣體監(jiān)測(cè)的應(yīng)用場(chǎng)合
- 銅制管體(可選）能夠用于各種氣體介質(zhì)測(cè)量
- 體積小，易于安裝

機(jī)械尺寸：

	L(mm)	W(mm)	D
HLC-06	67	40	NPT 1/4
HLC-12	98	50	NPT 1/2

技術(shù)參數(shù)：

性能參數(shù)	HLC-06		HLC-12	單位
量程	0～10	0～25	0～200	L/Min
精度	± (2+0.5FS)	± (2+0.5FS)	± (2.5+0.5FS)	%
重復(fù)性	1			%
響應(yīng)時(shí)間	≤ 2			sec
供電方式	4節(jié)AA電池或外部適配電源
功耗	≤ 10			mW
輸出方式	RS485 (選配)
顯示方式	LCD
顯示單位	瞬時(shí)流量：L/min；累積流量：m3
顯示分辨率	0.01	1	1	L/Min
鍵盤	三個(gè)按鍵
功能描述	密碼設(shè)置；總量設(shè)置和清零；報(bào)警功能
工作壓力	≤ 0.8			MPa
工作溫度	-10 ～ 55			℃
壓力損耗	≤ 500			Pa
工作時(shí)間周期（電池）	> 60			天
標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)氣體	氧氣
引出線	專用miniUSB(選配)
管徑	6mm		12mm	mm
機(jī)械接口	NPT 1/4		NPT 1/2
重量	約350			g

HLD系列氣體質(zhì)量流量計(jì)是專為管徑為3mm~8mm的氣體管路中的低速氣流的流量計(jì)量而設(shè)計(jì)。螺紋與各種快速接口可輕松實(shí)現(xiàn)機(jī)械接口轉(zhuǎn)換，滿足用戶多種氣體管路的要求，該產(chǎn)品可用于過(guò)程控制、大氣采樣等各種工業(yè)應(yīng)用。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

- 專為管徑為3mm-8mm的氣體管路中低速氣流的流量計(jì)量而設(shè)計(jì)，進(jìn)行流體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)記錄
- 各種連接方式，易于安裝與使用
　 - 輸出方式靈活既可通過(guò)通訊接口主動(dòng)上傳數(shù)據(jù)
　 - 在*電子表上具有**表現(xiàn)或由上位機(jī)查詢輸出數(shù)據(jù)，也可通過(guò)模擬接口輸出線性的模擬電壓
　 - LED顯示瞬時(shí)流量和累計(jì)流量，允許現(xiàn)場(chǎng)用按鍵配置流量計(jì)參數(shù)
　 - 可記錄自上電以來(lái)瞬時(shí)流量的*大值和*小值具有超量程功能
　 - 全量程高穩(wěn)定性、高精度和優(yōu)良的重復(fù)性

技術(shù)參數(shù)：

耐腐蝕氣體流量流量計(jì)：內(nèi)襯四氟防腐蝕。

金屬浮子流量計(jì)是采用可變面積式測(cè)量原理，用于連續(xù)測(cè)量封閉管道中的液體和氣體的體積流量，金屬浮子流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固可靠、使用溫度范圍廣、精度高、價(jià)格便宜，能使用多種場(chǎng)合的流量測(cè)量等特點(diǎn)。本系列為現(xiàn)場(chǎng)智能指示型，有下進(jìn)上出、左進(jìn)右出和下進(jìn)側(cè)出三種安裝形式，可廣泛用于國(guó)防、化工、石油、冶金、電力、環(huán)保、醫(yī)藥和輕工業(yè)等部門的液體、氣體流量測(cè)量。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

?測(cè)量下限低，可測(cè)微小流量

?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固可靠

?可襯及四氟，測(cè)量腐蝕性介質(zhì)

?*的測(cè)量重復(fù)

氣體流量計(jì)相關(guān)資料：

目前氣體流量檢測(cè)使用儀表一般有渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)、差壓式流量計(jì)和容積式流量計(jì)等。這些儀表雖能滿足一般的工業(yè)應(yīng)用，但仍存在許多不足[1，2]。首先，差壓式、旋進(jìn)旋渦和容積式等流量?jī)x表壓力損失較大，浪費(fèi)能源的現(xiàn)象嚴(yán)重，渦輪流量計(jì)有可動(dòng)部件，工作壽命短;其次，它們的測(cè)量范圍度都比較小，差壓式流量計(jì)一般在3倍左右，其它流量計(jì)在10倍左右，有的可以達(dá)到20倍左右，但在小流量測(cè)量方面有較大缺陷;第三，測(cè)量精度低，目前國(guó)內(nèi)的上述氣體流量?jī)x表的測(cè)量精度一般也只能達(dá)到1%。

熱式流量計(jì)在專線風(fēng)速儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，一般用來(lái)測(cè)量氣體的質(zhì)量流量。其具有壓損低，測(cè)量范圍度大，無(wú)可動(dòng)部件以及可用于極低氣體流量監(jiān)測(cè)和控制等特點(diǎn)。在氣體流量檢測(cè)領(lǐng)域已得到一定的應(yīng)用[3-5]。

早期的熱式流量計(jì)也有用專線(一般是直徑為3～20μm的鉑絲)作探頭的，但由于結(jié)構(gòu)上的原因，專線置于氣流中，比較容易損壞。熱膜探頭就是因?yàn)槟軌蚩朔＞€探頭容易損壞的缺點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用的。目前使用的熱膜探頭一般都是在微小的陶瓷基片上沉積金屬鉑形成的熱膜探頭[6-8]，具有結(jié)構(gòu)牢固、反應(yīng)靈敏、一致性好等特點(diǎn)。

組合熱膜探頭將多個(gè)電阻集成在同一陶瓷基片上，是目前比較新穎的熱式流量探頭。一般在同一陶瓷基片上集成兩個(gè)熱膜電阻，一個(gè)作加熱使用，一個(gè)作補(bǔ)償使用。兩個(gè)電阻或獨(dú)立引線(4線)，或接成公共端引線(3線)。3線組合熱膜探頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1。

從內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看到，該探頭是將加熱電阻和補(bǔ)償電阻串聯(lián)集成在一片底層陶瓷基片上，基片厚度僅為0.15mm，兩個(gè)電阻由三條低阻導(dǎo)線引出，探頭尺寸為7mm×2.4mm。傳感元件包括兩個(gè)固定于底層基片的隨溫度變化的鉑膜電阻和一個(gè)公共端，其中低阻值電阻的一塊小區(qū)域用作加熱電阻RH，在0℃時(shí)，探頭電阻為45Ω(±0.5%);而另外一個(gè)高阻值電阻用作補(bǔ)償電阻RC，在0℃時(shí)，探頭電阻為1200Ω(±0.5%)。因?yàn)樗臒崛萘康?，傳感器有較快的加熱和冷卻的反應(yīng)時(shí)間。

1 整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制核心單元選用的是美國(guó)TI公司生產(chǎn)的單片機(jī)MSP430F435，圖2為整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)控制器為一片MSP430F435單片機(jī)。外部模塊包括流量檢測(cè)、電源模塊、按鍵模塊、液晶顯示模塊、標(biāo)準(zhǔn)電流輸出、時(shí)鐘芯片等。

對(duì)于熱式質(zhì)量流量計(jì)來(lái)說(shuō)，它的流量檢測(cè)是根據(jù)熱平衡原理，電流流過(guò)熱膜探頭所產(chǎn)生的熱量應(yīng)該等于流體流過(guò)熱膜探頭所帶走的熱量。在恒溫工作模式下，利用惠斯登電橋可以得到與流量成一定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電壓輸出，然后經(jīng)過(guò)信號(hào)放大電路使電壓信號(hào)進(jìn)入MSP430單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并進(jìn)行流量的積算，*終使其具有瞬時(shí)流量和累積流量的液晶顯示。

1.1 組合熱膜探頭檢測(cè)電路

組合熱膜探頭的流量檢測(cè)電路如圖3。主要包括溫度補(bǔ)償電路和信號(hào)放大兩部分，其中溫度補(bǔ)償橋路*是在探頭散熱特性的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，在整個(gè)檢測(cè)電路中具有很重要的作用。探頭散熱特性試驗(yàn)和補(bǔ)償設(shè)計(jì)原則與單熱膜探頭類似[6，7]。不同點(diǎn)是組合熱膜探頭的補(bǔ)償電阻與加熱電阻在同一陶瓷基片上，所以，加熱電阻的熱量必定會(huì)影響補(bǔ)償電阻感受介質(zhì)溫度。為了消除這種影響，可以在探頭散熱特性試驗(yàn)時(shí)預(yù)先檢測(cè)加熱探頭在不同環(huán)境溫度下對(duì)補(bǔ)償探頭測(cè)溫的影響，并在補(bǔ)償橋路設(shè)計(jì)時(shí)加以扣除。

加熱探頭RH和補(bǔ)償探頭RC都安裝在流通管道中，兩個(gè)探頭與固定電阻R1和R2組成測(cè)量橋路。管道中氣流靜止時(shí)，根據(jù)加熱探頭的散熱特性設(shè)計(jì)的橋路參數(shù)將使通過(guò)加熱探頭RH的電流IH維持在某一靜態(tài)電流以維持探頭溫度TH。當(dāng)氣流通過(guò)管道時(shí)，探頭溫度TH有下降的趨勢(shì)，這一趨勢(shì)通過(guò)反饋能及時(shí)增加探頭電流IH來(lái)維持探頭原有的溫度TH，這就是恒溫工作方式。

可以證明，通過(guò)加熱探頭的電流IH與質(zhì)量流速ρv之間有式(1)所示的關(guān)系[9]。

當(dāng)探頭工作在恒溫方式時(shí)，專線和被測(cè)氣體的R溫度差(TH-TC)保持一定，RH應(yīng)為常數(shù)，供給專線的電流IH就是空氣質(zhì)量流量的衡量尺度。信號(hào)電流IH的平方與質(zhì)量流量qm的平方根成正比。電流IH在R1上的壓降V作為流量信號(hào)，通過(guò)放大處理輸出，與質(zhì)量流量qm之間的關(guān)系應(yīng)為四次多項(xiàng)式曲線關(guān)系。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

整體系統(tǒng)的軟件程序采用C語(yǔ)言編寫，軟件算法的設(shè)計(jì)以測(cè)量的**性為主要目標(biāo)，其主要程序流程圖如圖4。

系統(tǒng)的軟件部分主要包括信號(hào)采集、瞬時(shí)流量計(jì)算模塊、流量累積模塊、串行同步/異步模塊、顯示和按鍵處理模塊[10]。

瞬時(shí)流量計(jì)算模塊主要就是將A/D轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)按照式(2)算出瞬時(shí)流量。

式(2)中：A，B，C，D為待定常數(shù)。

流量累積模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，關(guān)系到整個(gè)儀表的精度。軟件設(shè)計(jì)思路采用1s一次的定時(shí)中斷對(duì)瞬時(shí)流量進(jìn)行累積，實(shí)現(xiàn)流量的累積。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)流量信號(hào)的遠(yuǎn)傳需要將流量信號(hào)轉(zhuǎn)換為4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，也就是標(biāo)準(zhǔn)電流輸出單元。本單元的核心部分是采用AD420芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)的，單片機(jī)通過(guò)串行同步/異步模塊(USART)，然后再經(jīng)過(guò)AD420轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA電流信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。

按鍵處理模塊主要是使LCD液晶具有瞬時(shí)流量和累積流量的切換顯示功能。

2 流量測(cè)量實(shí)驗(yàn)

根據(jù)上述流量檢測(cè)電路，設(shè)計(jì)了DN25的組合熱膜探頭氣體流量傳感器，流量傳感器的探頭安裝結(jié)構(gòu)如圖5。在音速噴嘴檢測(cè)裝置上對(duì)流量傳感器進(jìn)行了多次檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，取3組實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如表1。

從表1和圖6可以看出，電壓與流量之間具有較好的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，于是我們就可以根據(jù)輸出的電壓來(lái)檢測(cè)流場(chǎng)中的流量。并且在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)氣體流量相同時(shí)，三組實(shí)驗(yàn)的輸出電壓值也基本相同，即三組實(shí)驗(yàn)的輸出電壓重復(fù)性較好。這就表明該組合熱膜探頭測(cè)量氣體流量是可行的。

3 曲線擬合及誤差分析

我們采用的是多項(xiàng)式擬合。一般流量計(jì)對(duì)應(yīng)的響應(yīng)方程通常需要描述成Q=F(U)，Q為流量，U為對(duì)應(yīng)變化的電壓。

這里對(duì)實(shí)驗(yàn)中的**組數(shù)據(jù)進(jìn)行基于*小二乘法的6階多項(xiàng)式曲線擬合，并確定其擬合公式，建立流量傳感器的數(shù)學(xué)模型。如式(3)：

根據(jù)式(3)計(jì)算這三組所測(cè)流量的擬合誤差，如表2。

從表2可以看出三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合誤差均在0.5%以下，*符合一般工業(yè)管道流量的測(cè)量，而且其測(cè)量范圍度很廣，在60倍左右，且精度非常高。這是其它流量計(jì)的。

實(shí)驗(yàn)室用氣體流量計(jì)介紹，實(shí)驗(yàn)室用氣體流量計(jì)廠家，實(shí)驗(yàn)室用氣體流量計(jì)使用說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：氣體流量計(jì) 質(zhì)量流量計(jì) 金屬浮子流量計(jì) 儀表

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