热式气体质量流量计组合热膜探头新型设计

 热式气体质量流量计在风速仪的基础上发展起来，一般用来测量气体的质量流量。其具有压损低，测量范围度大，无可动部件以及可用于极低气体流量监测和控制等特点。在气体流量检测领域已得到一定的应用。

    早期的热式气体质量流量计也有用（一般是直径为3～20μm的铂丝）作探头的，但由于结构上的原因，置于气流中，比较容易损坏。热膜探头就是因为能够克服探头容易损坏的缺点得到广泛应用的。目前使用的热膜探头一般都是在微小的陶瓷基片上沉积金属铂形成的热膜探头[6-8]，具有结构牢固、反应灵敏、一致性好等特点。

    组合热膜探头将多个电阻集成在同一陶瓷基片上，是目前比较新颖的热式流量探头。一般在同一陶瓷基片上集成两个热膜电阻，一个作加热使用，一个作补偿使用。两个电阻或独立引线（4线），或接成公共端引线（3线）。

  从内部结构可以看到，该探头是将加热电阻和补偿电阻串联集成在一片底层陶瓷基片上，基片厚度仅为0.15mm，两个电阻由三条低阻导线引出，探头尺寸为7mm×2.4mm。传感元件包括两个固定于底层基片的随温度变化的铂膜电阻和一个公共端，其中低阻值电阻的一块小区域用作加热电阻RH，在0℃时，探头电阻为45Ω（±0.5%）；而另外一个高阻值电阻用作补偿电阻RC，在0℃时，探头电阻为1200Ω（±0.5%）。因为它的热容量低，传感器有较快的加热和冷却的反应时间。

   对于热式气体质量流量计来说，它的流量检测是根据热平衡原理，电流流过热膜探头所产生的热量应该等于流体流过热膜探头所带走的热量。在恒温工作模式下，利用惠斯登电桥可以得到与流量成一定对应关系的电压输出，然后经过信号放大电路使电压信号进入MSP430单片机的A/D转换模块转换为数字量，并进行流量的积算，zui终使其具有瞬时流量和累积流量的液晶显示。

组合热膜探头检测电路设计

    组合热膜探头主要包括温度补偿电路和信号放大两部分，其中温度补偿桥路*是在探头散热特性的基础上进行设计，在整个检测电路中具有很重要的作用。探头散热特性试验和补偿设计原则与单热膜探头类似。不同点是组合热膜探头的补偿电阻与加热电阻在同一陶瓷基片上，所以，加热电阻的热量必定会影响补偿电阻感受介质温度。为了消除这种影响，可以在探头散热特性试验时预先检测加热探头在不同环境温度下对补偿探头测温的影响，并在补偿桥路设计时加以扣除。

    加热探头RH和补偿探头RC都安装在流通管道中，两个探头与固定电阻R1和R2组成测量桥路。管道中气流静止时，根据加热探头的散热特性设计的桥路参数将使通过加热探头RH的电流IH维持在某一静态电流以维持探头温度TH。当气流通过管道时，探头温度TH有下降的趋势，这一趋势通过反馈能及时增加探头电流IH来维持探头原有的温度TH，这就是恒温工作方式。