【参数分析】混合气体流量如何监测？

混合气体流量的监测是一个涉及多个领域和技术的过程，其关键在于选择合适的监测设备和方法，以确保测量的准确性和可靠性。以下是对混合气体流量监测的详细分析：

一、监测原理

混合气体流量监测依赖于多种物理性质，如气体的速度、热导率、声速和质量等。而选择合适的测量原理和设备，则需综合考虑被测气体的特性、流量范围、温度及压力状况，以及所需的测量精度和可靠性。

二、监测设备

热式质量流量计：

原理：基于气体对热量的传递特性来测量流量。当气体流过加热元件时，会带走热量，通过测量热量变化来计算流量。

优点：适用于低流量和高精度的测量，响应速度快，适合在苛刻环境下使用。

差压式流量计：

原理：通过在管道中设置收缩部分（如孔板、文丘里管等），测量流体在收缩部分前后的压力差，利用伯努利原理计算流量。

优点：适用于大流量的测量，且测量精度较高。

科里奥利质量流量计：

原理：利用流体在振动管中流动时产生的相位差来计算质量流量。

优点：不受温度和压力变化的影响，适合高精度的流量测量。

超声波流量计：

原理：利用超声波在气体中的传播速度随流速变化而变化的原理来测量流量。

特点：具备高量程比、无压损、对涡流有良好的抵抗性，适用于脉动流及双向流等多种流体环境。

涡轮流量计：

原理：通过测量流体通过涡轮时产生的旋转速度来工作，旋转速度与流速成比例。

优点：结构简单，维护方便，适用于多种气体的测量。

霍尼韦尔的AWM43600，是一款基础版的热式传感器部件，测量原理基于气体对热量的传递特性来测量流量。

微桥式质量空气流量传感器通过测量从加热电阻器到位于加热器两侧的温度感应电阻器的相对热传递速率来工作。热传递与质量流量成正比。当介质的热性质发生变化时，传感器的灵敏度（即热效率）会受到影响，产生偏差。其中，被测气体的热导率是影响最大的因素。此外，热容量和气体黏度也会产生较小的影响。热容量和气体黏度对于给定的气体是恒定的；然而，如果气体组成发生变化，这些性质也可能改变。幸运的是，空气、氮气和氧气的性质几乎相同。

空气中0.5%的氩（Ar）并不显著，在温度低于40°C [104°F]时，相对湿度从0%变化到99%也是如此。然而，湿度达到100%，且温度超过40°C [104°F]时，表明大气中超过1%是水蒸气。这可能会导致传感器输出的可测量增加。实际上，氩气与100%湿度条件所导致的偏差方向是相反的，在温度低于40°C（即104°F）时，这两种因素可能会相互部分抵消。一氧化碳（CO）和一氧化氮（NO）具有类似于空气的性质。

二氧化碳（CO2）的敏感性将比空气高（大约135%，这可能随着流速的变化而变化）。与CO2类似的气体有氮气（N2O）和二氧化氮（NO2）。

当使用AWM系列感应氢气（H2）或氦气（He）时，可能需要使用增加的供电电压来为质量流量传感器供电：氢气，典型12 Vdc，氦气，典型15 Vdc。

当使用AWM系列传感器与氦气一起使用时，需要增加供电电压。氦气具有非常高的热导率，以至于它会饱和传感器上的加热器控制电路，除非将供电电压增加到15 Vdc。氦气的灵敏度会随之降低到这样一个水平：两升氦气的输出将相当于一千标准立方厘米每分钟（1,000 SCCM）的空气或氮气的质量流量。校正因子将取决于温度和实际流量。

近似气体修正系数表