流量传感器、质量流量输送测控装置及其温漂抑制方法

摘要

本发明公开了一种流量传感器，包括：惠斯通电桥，其包括第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一固定电阻和第二固定电阻；第一数字电位器，串联在所述第一固定电阻和第二固定电阻之间；第二数字电位器，与所述第一热敏电阻并联；以及第三数字电位器，与所述第二热敏电阻并联。本发明还公开了一种具有该流量传感器的质量流量输送测控装置以及质量流量输送测控装置的温漂抑制方法，可显著改善温度漂移。

权利要求

1.一种抑制质量流量输送测控装置温度漂移的方法，其特征在于，所述质量流量输送测控装置包括流量传感器，所述流量传感器包括：惠斯通电桥、第一数字电位器、第二数字电位器和第三数字电位器；所述惠斯通电桥包括第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一固定电阻和第二固定电阻；所述第一数字电位器串联在所述第一固定电阻和第二固定电阻之间；

所述第二数字电位器与所述第一热敏电阻并联；所述第三数字电位器，与所述第二热敏电阻并联；所述方法包括以下步骤：S1：在预定温度下调节所述第一数字电位器的阻值，以获得使所述质量流量输送测控装置的零点在预定范围内偏移的第一阻值，将所述第一数字电位器的阻值设置为该第一阻值；

S2：在不同调试温度下，分别调节所述第二数字电位器和第三数字电位器的阻值，以获得每一调试温度下使所述质量流量输送测控装置的零点不偏移的第二阻值和第三阻值；

S3：根据不同调试温度下的各所述第二阻值和第三阻值得到第二阻值-温度曲线和第三阻值-温度曲线；

S4：在工作温度下，将所述第二数字电位器和第三数字电位器的阻值设置为与该工作温度对应的第二阻值和第三阻值并检验所述质量流量输送测控装置的输出是否符合温漂指标；若是，则执行步骤S5，否则执行步骤S6；

S5：确认所述质量流量输送装置符合温度漂移要求；

S6：在所述预定温度下改变所述第一数字电位器的阻值以获得使所述质量流量输送测控装置的零点在预定范围内偏移的另一第一阻值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1包括：S11：设置所述第一数字电位器的初始阻值和第一步进阻值；

S12：以所述步进阻值调节所述第一数字电位器的阻值直至所述质量流量输送测控装置的零点偏移在所述预定范围内。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2包括：S21：设置所述第二数字电位器的初始阻值和第二步进阻值，设置所述第三数字电位器的初始阻值和第三步进阻值；

S22：在每一所述调试温度下，以所述第二步进阻值和第三步进阻值调节所述第二数字电位器和第三数字电位器的阻值直至所述质量流量输送测控装置的零点偏移为0。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S6中以所述第一步进阻值改变所述第一数字电位器的电阻。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定范围为-0.1％-0.1％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作温度为0℃-50℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温漂指标为0.02％F·S/℃。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定温度为0℃或室温。

说明书

流量传感器、质量流量输送测控装置及其温漂抑制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种流量测量技术领域，尤其涉及一种质量流量输送测控装置及其温漂抑制方法。

背景技术

[0002] 随着质量流量输送测控装置应用的范围越来越广，对质量流量输送测控装置各项指标的要求也有所提高。通常来说，质量流量输送测控装置由分流器、流量传感器、电路板及调节阀四个部分组成。分流器、流量传感器及电路板的测量部分组成了质量流量输送测控装置的流量测量单元；调节阀与电路板的控制部分组成了质量流量输送测控装置的控制单元。

[0003] 流量传感器是质量流量输送测控装置中的关键部件，如图1所示，现有的流量传感器的结构是在毛细管上对称绕制上游(Ru)和下游(Rd)两组热敏电阻丝，加上外接两个精密电阻，就构成一个直流电桥。质量流量输送测控装置工作时，传感器电桥由电源供电，电阻丝产生的热量加热传感管和其内部的气体。此时，若毛细管内没有气流通过，传感管中最高温度在两电阻丝之间的中间位置，其温度分布是对称的，上下游各电阻丝的平均温度相等，电桥输出信号为零；当毛细管内有气流通过时，流动的气体将从上游带给下游一部分热量，使上游温度降低，下游温度升高，温度分布曲线发生畸变，温差的存在使得上下游热敏电阻丝产生电阻差，则传感器电桥输出一个与流过气体的质量流量成正比关系的电压信号。

[0004] 由此可见，流量传感器作为测量单元的核心部件，其技术指标是极其重要的。传感器的技术性能包括：对称性、灵敏度、温度漂移等。但在实际操作中，很难将传感器的对称性做成理想的完全对称状态，这就给测量单元造成了一定的误差，由此产生温度漂移。

发明内容

[0005] 本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种抑制温漂的质量流量输送测控装置及温漂抑制方法。

[0006] 为达成上述目的，本发明提供了一种流量传感器，所述流量传感器包括：惠斯通电桥，其包括第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一固定电阻和第二固定电阻；第一数字电位器，串联在所述第一固定电阻和第二固定电阻之间；第二数字电位器，与所述第一热敏电阻并联；以及第三数字电位器，与所述第二热敏电阻并联。

[0007] 根据本发明的另一方面，还提供了一种具有上述流量传感器的质量流量输送测控装置。

[0008] 根据本发明的另一方面，还提供了一种抑制上述质量流量输送测控装置温度漂移的方法，包括以下步骤：

[0009] S1：在预定温度下调节所述第一数字电位器的阻值，以获得使所述质量流量输送测控装置的零点在预定范围内偏移的第一阻值，将所述第一数字电位器的阻值设置为该第一阻值；

[0010] S2：在不同调试温度下，分别调节所述第二数字电位器和第三数字电位器的阻值，以获得每一调试温度下使所述质量流量输送测控装置的零点不偏移的第二阻值和第三阻值；

[0011] S3：根据不同调试温度下的各所述第二阻值和第三阻值得到第二阻值-温度曲线和第三阻值-温度曲线；

[0012] S4：在工作温度下，将所述第二数字电位器和第三数字电位器的阻值设置为与该工作温度对应的第二阻值和第三阻值并检验所述质量流量输送测控装置的输出是否符合温漂指标；若是，则执行步骤S5，否则执行步骤S6；

[0013] S5：确认所述质量流量输送装置符合温度漂移要求；

[0014] S6：在所述预定温度下改变所述第一数字电位器的阻值以获得使所述质量流量输送测控装置的零点在预定范围内偏移的另一第一阻值。

[0015] 优选地，步骤S1包括：

[0016] S11：设置所述第一数字电位器的初始阻值和第一步进阻值；

[0017] S12：以所述步进阻值调节所述第一数字电位器的阻值直至所述质量流量输送测控装置的零点偏移在所述预定范围内。

[0018] 优选地，步骤S2包括：

[0019] S21：设置所述第二数字电位器的初始阻值和第二步进阻值，设置所述第三数字电位器的初始阻值和第三步进阻值；

[0020] S22：在每一所述调试温度下，以所述第二步进阻值和第三步进阻值调节所述第二数字电位器和第三数字电位器的阻值直至所述质量流量输送测控装置的零点偏移为0。

[0021] 优选地，步骤S6中以所述第一步进阻值改变所述第一数字电位器的电阻。

[0022] 优选地，所述预定范围为-0.1％～0.1％。

[0023] 优选地，所述工作温度为0℃～50℃。

[0024] 优选地，所述温漂指标为±0.02％F.S./℃。

[0025] 优选地，所述预定温度为0℃或室温。

[0026] 相较于现有技术，本发明通过在流量传感器中设置三个高精度的数字电位器分别对传感器的对称性和温漂进行补偿，可以大大的减小温度漂移对质量流量输送测控装置整机精度的影响。

附图说明

[0027] 图1所示为现有技术流量传感器的示意图；

[0028] 图2所示为本发明一实施例的流量传感器的示意图；

[0029] 图3所示为本发明一实施例的抑制质量流量输送测控装置温度漂移方法的流程图。

具体实施方式

[0030] 为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

[0031] 图2所示为本发明一实施例的质量流量输送测控装置的流量传感器的示意图。如图2所示，流量传感器包括惠斯通电桥，其具有热敏电阻Rd和Ru，以及两个固定电阻R1和R2。热敏电阻Ru和Rd缠绕在气体管路上，当管路中气体流量发生变化时会引起两个热敏电阻的温度变化，进而两个热敏电阻产生电阻的变化，引起惠斯通电桥输出电压的变化。在现有技术的基础上，本发明在惠斯通电桥上增加了三个数字电位器。其中，数字电位器RP1串联在固定电阻R1和R2之间，用于平衡惠斯通电桥的对称性。数字电位器RP2与热敏电阻Ru并联，数字电位器RP3与热敏电阻Rd并联，用于对温度漂移进行补偿。数字电位器RP1、RP2和RP3的阻值可通过质量流量输送测控装置的CPU进行数字标定。

[0032] 接下来，将对上述质量流量测量装置的温漂抑制方法加以说明。

[0033] 请参见图2，本发明的质量流量测量装置的温漂抑制方法包括以下步骤：

[0034] S1：在预定温度下调节数字电位器RP1的阻值，以获得使质量流量输送测控装置的零点在预定范围内偏移的第一阻值，将数字电位器RP1的阻值设置为该第一阻值。

[0035] 本步骤中的预定温度可以是0℃，也可以是室温，优选22℃～23℃，预定温度根据实际需求设定。零点偏移的预定范围为±0.1％。本步骤具体包括：

[0036] S11：设置数字电位器RP1的初始阻值和第一步进阻值；

[0037] S12：以步进阻值调节数字电位器RP1的阻值直至质量流量输送测控装置的零点偏移在预定范围内。

[0038] 也即是如果零点偏移在预定范围内了，则不再继续调试数字电位器RP1阻值。在数字单位器RP1调节过程中，数字电位器RP2和RP3的阻值可以设置为最大阻值的一半。

[0039] 再确定了数字电位器RP1的阻值之后，再进行数字电位器RP2和RP3的调试。

[0040] S2：在不同调试温度下，分别调节数字电位器RP2和RP3的阻值，以获得每一调试温度下使质量流量输送测控装置的零点不偏移的第二阻值和第三阻值。

[0041] 本步骤中，首先可设置数字电位器RP2和RP3的初始阻值，并设置其步进阻值。接着再进行不同温度下的调试。请见图3，首先在0℃下调试数字电位器RP2和RP3的阻值，获得使质量流量输送测控装置的零点为0的数字电位器RP2的阻值为第二阻值、数字电位器RP3的阻值为第三阻值；接着在10℃下调试数字电位器RP2和RP3的阻值，获得使质量流量输送测控装置的零点为0的数字电位器RP2的阻值为第二阻值、数字电位器RP3的阻值为第三阻值；以此类推，在不同温度下均进行上述的调试步骤，获得不同温度下，质量流量输送测控装置的零点为0的数字电位器RP2和RP3的阻值，这些阻值可存储在质量流量输送测控装置的CPU中。

[0042] 其中，调试温度的范围应当大于等于量流量输送测控装置实际工作温度的范围。每一温度下的调试步骤均包括：以数字电位器RP2的步进阻值调节数字电位器RP2和以数字电位器RP3的步进阻值调节数字电位器RP3直至质量流量输送测控装置的零点偏移为0。

[0043] S3：根据不同调试温度下的第二阻值和第三阻值得到第二阻值-温度曲线和第三阻值-温度曲线；

[0044] 由于每一调试温度下都对应有数字电位器RP2的阻值和数字电位器RP3的阻值，因此CPU可将这些阻值进行拟合计算就可以得到一条数字电位器RP2阻值与温度的关系曲线，一条数字电位器RP3阻值与温度的关系曲线。

[0045] S4：在工作温度下，将数字电位器RP2和RP3的阻值设置为与该工作温度对应的第二阻值和第三阻值并检验质量流量输送测控装置的输出是否符合温漂指标；若是，则执行步骤S5，否则执行步骤S6。

[0046] 本步骤在工作温度范围内进行，工作温度范围例如为0℃～50℃。具体来说，例如在20℃时，将数字电位器RP2和RP3的阻值设置为与步骤S3得到的两条曲线中20℃所对应的第二阻值和第三阻值，然后测量质量流量输送测控装置的输出；接着在30℃时，将数字电位器RP2和RP3的阻值设置为与步骤S3得到的两条曲线中30℃所对应的第二阻值和第三阻值，再次测量质量流量输送测控装置的输出。最后根据两次输出检验是否符合温漂指标。本实施例中，温漂指标为±0.02％F.S./℃，也即是每10℃输出差应在满量程的0.2％范围内。如果检测后发现两次输出差在该范围内，那么执行步骤S5，否则执行步骤S6。

[0047] S5：确认质量流量输送装置符合温度漂移要求。

[0048] S6：在预定温度下改变数字电位器RP1的阻值以获得使质量流量输送测控装置的零点在预定范围内偏移的另一第一阻值。

[0049] 当检验结果为不符合温度漂移要求时，需重新设定数字电位器RP1的阻值。重新设定数字电位器RP1的阻值时，也应当在预定温度下进行，通过数字电位器RP1的不仅阻值改变其原先的阻值，不断调试直至再次使质量流量输送测控装置的零点偏移在预定范围内。改变数字电位器RP1的阻值之后，再重新进行上述数字电位器RP2和RP3的调试，具体步骤不再赘述。

[0050] 综上所述，本发明通过在流量传感器中设置三个高精度的数字电位器分别对传感器的对称性和温漂进行补偿，可以大大的减小温度漂移对质量流量输送测控装置整机精度的影响。

[0051] 虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。