热式气体质量流量计标定（热式气体质量流量计的原理与设计）

流量计（流量传感器）在工业过程控制、汽车电子、航空航天、生物医学、集成电路和科学研究中发挥着极其重要的作用。

由于测量原理、适应性和特点不同，流量计有多种类型。目前应用最广泛的有：电磁流量计、差压流量计、涡轮流量计、超声波流量计、质量流量计和热式气体流量计。质量流量计。

热式气体质量流量计基于对流传热原理，精确测量目标介质的质量流量。与其他类型的流量计相比，具有灵敏度高、体积小、量程比宽的特点。

随着精细化工、高端半导体等行业的发展，要求流量计能够在更宽的测量范围内稳定工作，即要求流量计具有更宽的量程比，热式流量检测已成为流量计的重要技术之一。最有可能的解决方案。

早在上世纪末，许多从事热式气体流量计研究的公司就对量程比这一关键性能指标进行了优化和改进。

例如，美国库尔兹公司团队通过优化传感器特性，将流量测量量程比提高到1000:1，相对误差为1%。

为了进一步扩大气体流量传感器的检测范围，同时保持较高的测量精度，许多研究人员提出了各种优化流量测量范围比的解决方案。

其中，基于MEMS流量传感器芯片的热式气体质量流量计解决方案逐渐成为当前的主流方向，受益于芯片本身高信噪比、低功耗、低成本的优势。

N.A. Djuzhev等学者提出了双模式测量系统，即热模式和风速模式，以开发宽量程气体流量传感器。

低流速（流速从0.05m/s变化到1m/s）时，测量风速和风向。高流速时（流速变化超过1m/s），可在0.05m/s至5m/s的宽范围内测量流速。即量程比为100:1，相对误差为2%。

Kang Woong等学者提出的热电堆流量计中，研究了流量计敏感区域的分布，以扩大测量范围。

加热器与热电堆之间的距离变化为D/H=0.3、0.5、1、2。可实现550L/min的流量测试，可实现量程比10:1，相对误差2%。张天喜等学者提出了一种基于热丝效应的流量计，采用FBG-EFPI作为温度计。该流量计可实现量程比3000:1、分辨率10L/h。

近年来，随着MEMS流量传感器芯片技术逐渐成熟，它具有响应快（~1ms）、高精度（~0.01sccm，标准立方厘米分）、高可靠性（纯固态、无运动部件）等优点。 ）。尤为突出的是，基于流量芯片的各种流量计还广泛应用于测量、检漏、控制、通风等场合。

审稿人：刘庆