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層流氣體質(zhì)量流量計(jì)為什么響應(yīng)速度比熱式的快

時間:2024-12-17      點(diǎn)擊次數(shù):92

        層流氣體質(zhì)量流量計(jì)響應(yīng)時間比熱式的快,主要是因?yàn)閷恿鲏翰钯|(zhì)量流量計(jì)的響應(yīng)時間取決于獲取層流元件兩端壓力降的時間,這個時間和壓力波的傳播速度有關(guān),壓力波屬于聲波的一種,傳播速度和聲波一樣快?。可達(dá)350米/秒,所以易度智能層流質(zhì)量流量計(jì)快速響應(yīng)型的響應(yīng)時間可以達(dá)到20ms或更短,且仍在不斷進(jìn)步中?。理論上層流原理質(zhì)量流量計(jì)的極限響應(yīng)速度能夠達(dá)到快于1毫秒(相當(dāng)于1秒的1000分之一)。

響應(yīng)時間.png

        熱式質(zhì)量流量計(jì)是通過溫度的變化或加熱功率的變化來計(jì)算流量的。由于傳熱是一個緩慢的過程,熱式質(zhì)量流量計(jì)需要一定的時間來達(dá)到熱平衡狀態(tài),從而才能準(zhǔn)確測量溫度并計(jì)算流量。因此,熱式質(zhì)量流量計(jì)的響應(yīng)速度相對較慢,通常不如層流質(zhì)量流量計(jì)快,要想縮短響應(yīng)時間,需要毛細(xì)管更細(xì),但目前熱式質(zhì)量流量計(jì)的毛細(xì)管已經(jīng)細(xì)到極限。

        最近一百年里,為了將熱式溫度探頭的質(zhì)量縮小已經(jīng)做了大量的工作。從最開始的熱絲,發(fā)展到毛細(xì)管,最后是半導(dǎo)體的納米結(jié)構(gòu),可以說幾乎達(dá)到了技術(shù)的極限。目前熱絲因其強(qiáng)度太低,容易損壞,同時易受污染,所以除少數(shù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)外已很少使用;毛細(xì)管目前是氣體熱式質(zhì)量流量計(jì)的主流做法,特別對于小微氣體流量測量是精度、重復(fù)性、響應(yīng)速度最佳的一種。目前毛細(xì)管的尺寸已經(jīng)小于1毫米,而加熱絲(一般為鉑金絲)直徑已經(jīng)小于0.2毫米,由于結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度的穩(wěn)定性要求,這個尺寸已趨于極限,最近10年來已沒有顯著進(jìn)展。半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的熱式傳感器(這就是常說的熱式芯片技術(shù))主要用于汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)氣流量測量等,這些領(lǐng)域?qū)r格和尺寸比較敏感。從微尺度方向設(shè)計(jì)傳熱結(jié)構(gòu)確實(shí)有其優(yōu)勢,它的響應(yīng)速度快于毛細(xì)管式,極限速度能夠達(dá)到0.5秒這個水平(毛細(xì)管的極限水平在1秒左右),這也基本達(dá)到了它的技術(shù)極限,最近10年沒有明顯進(jìn)步。


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