热式质量流量计原理解析：从传感器到数据分析

热式质量流量计（Thermal Mass Flowmeters，简称TMF）的原理解析如下：

一、基本原理

热式质量流量计是利用流体流过外热源加热的管道时产生的温度场变化来测量流体质量流量，或利用加热流体至某一温度上升值所需的能量与流体质量之间的关系来测量的一种流量仪表。它主要基于热扩散原理，通过恒温差法对气体进行准确测量。

二、传感器结构

热式质量流量计的传感器部分通常由两个基准级铂电阻温度传感器组成：

• 一个传感器：不间断地测量介质温度T1。
• 另一个传感器：自加热到高于介质温度T2，用于感测流体流速，称为速度传感器。该温度差ΔT=T2-T1（T2>T1）。当有流体流过时，气体分子碰撞传感器并带走T2的热量，使T2的温度下降。若要使ΔT保持不变，就需提高T2的供电电流。气体流动速度越快，带走的热量越多，气体流速和增加的热量存在固定的函数关系，即恒温差原理。

三、工作原理

热式质量流量计的工作原理可以分为热分布式和浸入型两种：

• 热分布式：测量管外壁绕着加热器和检测元件组成的惠斯登电桥，通过恒定热源供给热量，并通过热传导方式将热量传递给管内流体。流体流动时，会改变测量管上的温度分布，从而通过测量温度差来计算质量流量。
• 浸入型：基于金氏定律，利用热丝热散失率表述各参量间关系。两温度传感器分别置于气流中两金属细管内，一个测得气流温度T，另一个经功率恒定的电热加热，其温度Tv高于气流温度。随着质量流速增加，气流带走更多热量，温度下降，通过测得温度差ΔT=Tv-T来计算质量流量。

四、数据分析

通过传感器测量得到的温度差或消耗的功率，可以反映出流体的质量流量。通常，热式质量流量计可以直接显示气体质量流量和标准体积流量，不需要温度和压力补偿。并且，采用RS-485或HART通讯，可以实现工厂自动化、集成化。

综上所述，热式质量流量计以其高精度、高重复性和高可靠性等特点，在钢铁、锅炉等多个工业领域有着广泛的应用。如想了解更多流量计相关信息或者流量计选型，可咨询艾丝特流量计厂家技术客服：180 1926 2426（微信同号）获取帮助。