气体质量流量计测量电路的总体框图,其中a/d转换器、查表计算和显示(或传输)由单片机实现。桥式电路实现了保持δt/rh为定值的目的,当流体的质量流量发生变化时,电桥失去平衡,控制电路测量出不平衡电压,通过改变加热电流,使电桥重新处于平衡状态,加热电流通过电流测量电路转化成电压信号,送入a/d转换器,转换后的数据经查表、计算,求出对应的质量流量,再显示(或传输)给其他设备。
气体质量流量计桥式电路包括运算放大器op07-1、三极管9014、测温铂电阻rt、测速铂电阻rh和精密电阻r1,r2,r3,r4,r5.测速铂电阻rh位于桥式电路的一臂,其通以较大的电流,使之加热。测温铂电阻rt位于桥式电路的另一侧,为了使它自身不产生热量,以保证测量温度与流体温度相等,通过它的电流必须很小,因此rt的电阻值应较大,但如果rt值过大,则测量的热惯性也增大,仪表的响应速度减慢。为了解决此问题,在电路中采用了副电桥(副电桥由op07-1,9014,rt,r3,r4,r5组成),副电桥相当于一个等效大电阻。
由仪表的工作原理可知,比值δt/rh应保持恒定。这一点可以通过以下计算来证明:设在工作状态1的情况下,流体温度为t1,测速铂电阻温度为t1,热式质量流量计测速铂电阻的阻值为rh1,测温铂电阻的阻值为rt1;在工作状态2的情况下,流体温度为t2,测速铂电阻温度为t2,测速铂电阻的阻值为rh2,测温铂电阻的阻值为rt2。气体质量流量计选择rt0=100ω,rh0=20ω,经过实验验证,测速铂电阻的温度与环境温度相差70~80℃,测量效果较好,一般环境温度在20℃左右,若测速铂电阻工作选为100℃。