CN106441472A - 一种恒功率型热式气体流量计温度漂移抑制方法 - Google Patents

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顾宇
叶寒生
韩忠俊
周长林
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    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种恒功率型热式气体流量计温度漂移抑制方法，所述方法包括以下步骤：记录下热式气体流量计校验时实验室的环境温度值；记录下热式气体流量计使用现场的环境温度值并与实验室的环境温度值进行比较得出温度差；针对相应介质分析得出介质比热容系数，通过计算得出温度补偿系数，通过测量得出初始化偏差；通过对得出的介质比热容系数、温度补偿系数、初始化偏差计算得出补偿值；将计算得出的补偿值与实际的测量值进行相加得到实际修正之后的测量值。本发明通过上述补偿方式进行补偿，可以很好的抑制因校验温度与实际的环境温度不同而导致的零点漂移，有效的对流量计进行温度补偿，抑制零点漂移，提高了产品的测量精度和稳定性。

Description

一种恒功率型热式气体流量计温度漂移抑制方法
技术领域
本发明属于流量检测领域，尤其涉及一种恒功率型热式气体流量计温度漂移抑制方法。
背景技术
常见的热式流量计探头均有两个铂电阻，一个作为有源元件(速度探头)被加热，另一个作为参考元件(温度探头)不被加热。根据热力学原理，提供给加热探头的功率等于流动的气体对流换热带走的能量。即：
Iw 2Rw＝hAs(Tw-Tf)
其中Iw为通过加热探头的电流，Rw为加热探头的电阻，h是表面传热系数，As是探头的表面积，Tw是加热探头的温度，Tf是温度探头所测的气体温度。
hAs可表示如下：
hAs＝A+B*qm 1/2
其中A，B为经验常数，qm为气体的质量流量。由上述得出：
可以看出，在Tf一定的条件下，流体的流量qm是电流Iw和温度Tw的函数，保持Tw不变即为恒温差测量，保持Iw不变即为恒功率测量。由于恒功率型具有工作电流小、使用寿命长等优点逐渐开始应用于各个领域。但在工程应用中，恒功率型热式流量计经常会遇到由于测量介质温度的变化而带来测量误差增大的问题。出现此类误差的原因是恒功率测量热式流量计在实际的校验过程都是根据实验室的温度进行校验，可是实际现场使用的环境温度跟校验时的环境温度肯定会有所差别，从而导致零点漂移，测量误差的增大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种恒功率型热式气体流量计温度漂移抑制方法，有效的对流量计进行温度补偿，抑制零点漂移，提高了产品的测量精度和稳定性。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种恒功率型热式气体流量计温度漂移抑制方法，所述方法包括以下步骤：
S1：记录下热式气体流量计校验时实验室的环境温度值；
S2：记录下热式气体流量计使用现场的环境温度值并与实验室的环境温度值进行比较得出温度差；
S3：针对相应介质分析得出介质比热容系数，通过计算得出温度补偿系数，通过测量得出初始化偏差；
S4：通过对得出的介质比热容系数、温度补偿系数、初始化偏差计算得出补偿值；
S5：将计算得出的补偿值与实际的测量值进行相加得到实际修正之后的测量值。
进一步地，所述实际修正之后的测量值即为通过零点漂移抑制之后的测量值。
进一步地，所述S3中温度补偿系数的计算公式为：
b＝R0(α'Is-αIf)ΔT＝R0I(α'-α)ΔT
其中，ΔT＝Tc-Tf,b为温度补偿系数，R0为铂电阻在0℃时的电阻值；If为温度探头的工作电流；α为温度探头铂电阻的温度系数；Is为速度探头的工作电流；α'为速度探头铂电阻的温度系数；Tf为校验时温度，Tc为实际使用过程中的环境温度；
所述S3中初始化偏差为关闭加热器的情况下，参考温度传感器和加热传感器之间所引入的偏差；
当系统通过激励电流校准后，所述初始化偏差值为0。
进一步地，所述S4中补偿值的计算公式为：
V'＝a*(Tc-Tf)2+b*(Tc-Tf)+c
其中，V'为补偿值，Tf为校验时温度，Tc为实际使用过程中的环境温度，a为介质比热容系数，b为温度补偿系数，c为初始化偏差。
本发明的有益效果是：
本发明通过上述补偿方式进行补偿，就可以很好的抑制因校验温度与实际的环境温度不同而导致的零点漂移，有效的对流量计进行温度补偿，抑制零点漂移，提高了产品的测量精度和稳定性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
对于恒功率热式气体流量计来说，一个作为有源元件(速度探头)被加热，另一个作为参考元件(温度探头)不被加热，一般均同时采集参考温度值、加热温度值，则温度探头和速度探头采集的电压值可表示为：
Vf＝R0If[1+α(Tf+ΔT)]
Vs＝R0Is[1+α'(Tf+Ts+ΔT)]
ΔT＝Tc-Tf
其中Vf为温度探头采集的电压值；Vs为速度探头采集的电压值；R0为铂电阻在0℃时的电阻值；If为温度探头的工作电流；α为温度探头铂电阻的温度系数；Is为速度探头的工作电流；α'为速度探头铂电阻的温度系数；Tf为校验时温度；Ts为速度探头的温度；Tc为实际使用过程中的环境温度。在校验的过程中，可先关闭加热器，然后通过调节Is If，使得R0If[1+αTf]＝R0Is[1+α'Tf]；仪表工作时实际计算的是两个探头的温度差，则有：
ΔV＝Vs-Vf＝R0Isα'Ts+R0(α'Is-αIf)ΔT
若Is＝If，则有R0(α'Is-αIf)ΔT＝R0I(α'-α)ΔT
其中R0Isα'Ts表示速度探头加热温度，R0I(α'-α)ΔT表示由环境温度相比校验温度的改变所引起的温度差所引入的测量偏差，根据以上的现场环境温度导致测试误差的根本原因以及测量误差。
针对以上误差问题，如图1所示，提出了一种恒功率型热式气体流量计温度漂移抑制方法，所述方法包括以下步骤：
S1：记录下热式气体流量计校验时实验室的环境温度值；
S2：记录下热式气体流量计使用现场的环境温度值并与实验室的环境温度值进行比较得出温度差；
S3：针对相应介质分析得出介质比热容系数，通过计算得出温度补偿系数，通过测量得出初始化偏差；
S4：通过对得出的介质比热容系数、温度补偿系数、初始化偏差计算得出补偿值；
S5：将计算得出的补偿值与实际的测量值进行相加得到实际修正之后的测量值，实际修正之后的测量值即为通过零点漂移抑制之后的测量值。
其中，S3中温度补偿系数的计算公式为：
b＝R0(α'Is-αIf)ΔT＝R0I(α'-α)ΔT
其中，ΔT＝Tc-Tf,b为温度补偿系数，R0为铂电阻在0℃时的电阻值；If为温度探头的工作电流；α为温度探头铂电阻的温度系数；Is为速度探头的工作电流；α'为速度探头铂电阻的温度系数；Tf为校验时温度，Tc为实际使用过程中的环境温度；
所述S3中初始化偏差为关闭加热器的情况下，参考温度传感器和加热传感器之间所引入的偏差；
当系统通过激励电流校准后，所述初始化偏差值为0。
其中，S4中补偿值的计算公式为：
V'＝a*(Tc-Tf)2+b*(Tc-Tf)+c
其中，V'为补偿值，Tf为校验时温度，Tc为实际使用过程中的环境温度，a为介质比热容系数，b为温度补偿系数，c为初始化偏差。
本发明通过上述补偿方式进行补偿，就可以很好的抑制因校验温度与实际的环境温度不同而导致的零点漂移，有效的对流量计进行温度补偿，抑制零点漂移，提高了产品的测量精度和稳定性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (4)

1.一种恒功率型热式气体流量计温度漂移抑制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：记录下热式气体流量计校验时实验室的环境温度值；
S2：记录下热式气体流量计使用现场的环境温度值并与实验室的环境温度值进行比较得出温度差；
S3：针对相应介质分析得出介质比热容系数，通过计算得出温度补偿系数，通过测量得出初始化偏差；
S4：通过对得出的介质比热容系数、温度补偿系数、初始化偏差计算得出补偿值；
S5：将计算得出的补偿值与实际的测量值进行相加得到实际修正之后的测量值。
2.根据权利要求1所述的一种恒功率型热式气体流量计温度漂移抑制方法，其特征在于：所述实际修正之后的测量值即为通过零点漂移抑制之后的测量值。
3.根据权利要求1所述的一种恒功率型热式气体流量计温度漂移抑制方法，其特征在于：所述S3中温度补偿系数的计算公式为：
b＝R0(α'Is-αIf)ΔT＝R0I(α'-α)ΔT
其中，ΔT＝Tc-Tf,b为温度补偿系数，R0为铂电阻在0℃时的电阻值；If为温度探头的工作电流；α为温度探头铂电阻的温度系数；Is为速度探头的工作电流；α'为速度探头铂电阻的温度系数；Tf为校验时温度，Tc为实际使用过程中的环境温度；
所述S3中初始化偏差为关闭加热器的情况下，参考温度传感器和加热传感器之间所引入的偏差；
当系统通过激励电流校准后，所述初始化偏差值为0。
4.根据权利要求1所述的一种恒功率型热式气体流量计温度漂移抑制方法，其特征在于：所述S4中补偿值的计算公式为：
V'＝a*(Tc-Tf)2+b*(Tc-Tf)+c
其中，V'为补偿值，Tf为校验时温度，Tc为实际使用过程中的环境温度，a为介质比热容系数，b为温度补偿系数，c为初始化偏差。
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