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一种热式气体质量流量计

阅读：712发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种热式气体质量流量计专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种热式气体质量流量计，包括温度传感器和信号处理单元，信号处理单元包括依次连接的输入信号调节电路、放大调理电路和滤波输出电路，设计输入信号调节电路利用电阻分压网络提高温度传感器输出信号的动态范围，运放器AR1利用差分放大原理对输入信号调节电路的输出信号进行快速放大，提高了温度信号放大的精确度，降低温度传感器的热惰性的影响，利用二阶RC滤波网络对运放器AR1的输出信号进行选频处理，有效降低外界电磁杂波干扰，滤波输出电路利用LC滤波原理对运放器AR1的输出信号进行精确滤波，滤波输出电路处理后的温度信号送入控制器中进行数据分析与温度补偿，从而有效提高热式气体质量流量计的精确度。，下面是一种热式气体质量流量计专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种热式气体质量流量计，包括温度传感器和信号处理单元，其特征在于：所述信号处理单元包括依次连接的输入信号调节电路、放大调理电路和滤波输出电路，所述温度传感器的输出信号经输入信号调节电路的利用电阻分流原理调节后，将信号分两路分别送入放大调理电路中运放器AR1的两个输入端，运放器AR1利用差分放大原理对输入信号进行放大，然后经过二阶RC滤波网络进行调理后输入到滤波电路中，进一步利用LC滤波处理，最终将处理后的温度信号送入控制器中进行数据分析处理。
2.根据权利要求1所述的热式气体质量流量计，其特征在于：所述输入信号调节电路包括电阻R1，电阻R1的一端连接温度传感器的引脚1，并通过电阻R2接地，电阻R2的另一端连接电阻R3的一端和可调电阻RP1的引脚1，电阻R3的另一端通过电阻R4接地，并通过电阻R5连接电阻R6的一端和温度传感器的引脚2，可调电阻RP1的引脚2、3通过通过电阻R7接地，并通过电阻R8连接运放器AR1的同相输入端，电阻R6的另一端通过电容C1接地，并通过电阻R9连接运放器AR1的反相输入端。
3.根据权利要求2所述的热式气体质量流量计，其特征在于：所述放大调理电路还包括电容C2，电容C2的一端连接运放器AR1的反相输入端和电阻R10的一端，电容C2的另一端接地，电阻R10的另一端连接电阻R11、电容C3的一端，电阻R11的另一端连接运放器AR1的输出端和电阻R12、电容C4的一端，电容C3的另一端连接电阻R12、电容C4的另一端。
4.根据权利要求1所述的热式气体质量流量计，其特征在于：所述滤波输出电路包括三极管VT1，三极管VT1的基极连接运放器AR1的输出端，三极管VT1的集电极连接+5V电源，并通过电容C5接地，三极管VT1的发射极连接电阻R13、电感L1的一端，电阻R13的另一端接地，电感L1的另一端连接控制器的输入端，并通过电容C6接地。
5.根据权利要求1-4任一所述的热式气体质量流量计，其特征在于：所述温度传感器选用型号为PT100。

说明书全文

一种热式气体质量流量计

技术领域

[0001] 本实用新型涉及气体质量流量计技术领域，特别是涉及一种热式气体质量流量计。

背景技术

[0002] 热式气体质量流量计是利用热扩散原理测量气体流量的仪表，即利用流体流过发热物体时，发热物体的热量散失多少与流体的流量呈一定的比例关系。该系列流量计的传感器有两个基准级热电阻(RTD)组成。一个是速度传感器RH，一个是测量气体温度变化的温度传感器RMG，当流体流动时，两者之间的温度差与流量的大小成线性关系，再通过微电子控制技术，将这种关系转换为测量流量信号的线性输出。其中温度传感器的底端需要延伸至气体流道内，在进行温度补偿时，经常会存在由于温度传感器安装不当造成外界电磁干扰，影响检测精度，且温度传感器的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化，在进行快速测量时这种影响尤为突出，影响热式气体质量流量计的精确度。

[0003] 所以本实用新型提供一种新的方案来解决此问题。实用新型内容

[0004] 针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的在于提供一种热式气体质量流量计。

[0005] 其解决的技术方案是：一种热式气体质量流量计，包括温度传感器和信号处理单元，所述信号处理单元包括依次连接的输入信号调节电路、放大调理电路和滤波输出电路，所述温度传感器的输出信号经输入信号调节电路的利用电阻分流原理调节后，将信号分两路分别送入放大调理电路中运放器AR1的两个输入端，运放器AR1利用差分放大原理对输入信号进行放大，然后经过二阶RC滤波网络进行调理后输入到滤波电路中，进一步利用LC滤波处理，最终将处理后的温度信号送入控制器中进行数据分析处理。

[0006] 进一步的，所述输入信号调节电路包括电阻R1，电阻R1的一端连接温度传感器的引脚1，并通过电阻R2接地，电阻R2的另一端连接电阻R3的一端和可调电阻RP1的引脚1，电阻R3的另一端通过电阻R4接地，并通过电阻R5连接电阻R6的一端和温度传感器的引脚2，可调电阻RP1的引脚2、3通过通过电阻R7接地，并通过电阻R8连接运放器AR1的同相输入端，电阻R6的另一端通过电容C1接地，并通过电阻R9连接运放器AR1的反相输入端。

[0007] 进一步的，所述放大调理电路还包括电容C2，电容C2的一端连接运放器AR1的反相输入端和电阻R10的一端，电容C2的另一端接地，电阻R10的另一端连接电阻R11、电容C3的一端，电阻R11的另一端连接运放器AR1的输出端和电阻R12、电容C4的一端，电容C3的另一端连接电阻R12、电容C4的另一端。

[0008] 进一步的，所述滤波输出电路包括三极管VT1，三极管VT1的基极连接运放器AR1的输出端，三极管VT1的集电极连接+5V电源，并通过电容C5接地，三极管VT1的发射极连接电阻R13、电感L1的一端，电阻R13的另一端接地，电感L1的另一端连接控制器的输入端，并通过电容C6接地。

[0009] 进一步的，所述温度传感器选用型号为PT100。

[0010] 通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为：

[0011] 1.本实用新型通过温度传感器J1对热式气体质量流量计的气体流道内温度进行实时检测，并将检测信号送入信号处理单元中，输入信号调节电路利用电阻分压网络提高温度传感器J1输出信号的动态范围，运放器AR1利用差分放大原理对输入信号调节电路的两路差模输出信号进行快速放大，极大地提高了温度信号放大的精确度，降低温度传感器的热惰性的影响；

[0012] 2.放大调理电路利用二阶RC滤波网络对运放器AR1的输出信号进行选频处理，有效降低外界电磁杂波干扰，滤波输出电路利用LC滤波原理对运放器AR1的输出信号进行精确滤波，进一步提高温度检测信号的精度。附图说明

[0013] 图1为本实用新型的原理框图。

[0014] 图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

[0015] 有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图2对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

[0016] 下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。

[0017] 一种热式气体质量流量计，包括温度传感器J1和信号处理单元，信号处理单元包括依次连接的输入信号调节电路、放大调理电路和滤波输出电路，温度传感器J1的输出信号经输入信号调节电路的利用电阻分流原理调节后，将信号分两路分别送入放大调理电路中运放器AR1的两个输入端，运放器AR1利用差分放大原理对输入信号进行放大，然后经过二阶RC滤波网络进行调理后输入到滤波电路中，进一步利用LC滤波处理，最终将处理后的温度信号送入控制器中进行数据分析处理。

[0018] 在具体设置时，温度传感器J1选用型号为PT100，PT100的两个输出信号均送入输入信号调节电路中处理。输入信号调节电路包括电阻R1，电阻R1的一端连接温度传感器J1的引脚1，并通过电阻R2接地，电阻R2的另一端连接电阻R3的一端和可调电阻RP1的引脚1，电阻R3的另一端通过电阻R4接地，并通过电阻R5连接电阻R6的一端和温度传感器J1的引脚2，可调电阻RP1的引脚2、3通过通过电阻R7接地，并通过电阻R8连接运放器AR1的同相输入端，电阻R6的另一端通过电容C1接地，并通过电阻R9连接运放器AR1的反相输入端。其中电阻R1-R4组成分压网络对温度传感器J1引脚1的输出信号进行分流处理，从而在电阻R5两端与温度传感器J1引脚2的输出信号形成压差，提高温度传感器J1输出信号的动态范围，可调电阻RP1起到该动态范围调节的作用，电容C1起到对温度传感器J1引脚2输出信号稳定的作用，最终温度传感器J1引脚1分压后的信号与引脚2输出信号分别送入运放器AR1中进行放大。

[0019] 运放器AR1利用差分放大原理对输入信号调节电路的两路差模输出信号进行快速放大，极大地提高了温度信号放大的精确度，降低温度传感器的热惰性的影响。放大调理电路还包括电容C2，电容C2的一端连接运放器AR1的反相输入端和电阻R10的一端，电容C2的另一端接地，电阻R10的另一端连接电阻R11、电容C3的一端，电阻R11的另一端连接运放器AR1的输出端和电阻R12、电容C4的一端，电容C3的另一端连接电阻R12、电容C4的另一端。其中电阻R11、R12与电容C3、C4形成二阶RC滤波网络对运放器AR1的输出信号进行选频处理，有效降低外界电磁杂波干扰。

[0020] 滤波输出电路包括三极管VT1，三极管VT1的基极连接运放器AR1的输出端，三极管VT1的集电极连接+5V电源，并通过电容C5接地，三极管VT1的发射极连接电阻R13、电感L1的一端，电阻R13的另一端接地，电感L1的另一端连接控制器的输入端，并通过电容C6接地。三极管VT1对运放器AR1的输出信号进一步放大后送入由电感L1、电容C6形成的LC 滤波器中进行精确滤波，其中LC滤波器与信号调节电路中二阶RC滤波网络的中心频率一致，从而进一步提高温度检测信号的精确度。

[0021] 本实用新型在具体使用时，温度传感器J1对热式气体质量流量计的气体流道内温度进行实时检测，并将检测信号送入信号处理单元中进行调节，其中输入信号调节电路利用电阻分压网络提高温度传感器J1输出信号的动态范围，然后将调节后的两路信号送入放大调理电路中进行放大处理。运放器AR1利用差分放大原理对输入信号调节电路的两路差模输出信号进行快速放大，极大地提高了温度信号放大的精确度，降低温度传感器的热惰性的影响，利用二阶RC滤波网络对运放器AR1的输出信号进行选频处理，有效降低外界电磁杂波干扰。滤波输出电路利用LC滤波原理对运放器AR1的输出信号进行精确滤波，进一步提高温度检测信号的精度。滤波输出电路处理后的温度信号送入控制器中进行数据分析与温度补偿，从而有效提高热式气体质量流量计的精确度。

[0022] 以上所述是结合具体实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施仅局限于此；对于本实用新型所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本实用新型技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本实用新型保护范围之内。

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