煤氣流量計(jì)在煤氣生產(chǎn)、輸配和管理方面一直是個急需解決的問題，特別是大流量的煤氣計(jì)量問題。
隨著煤氣事業(yè)的發(fā)展，研究一種測量范圍大，靈敏度高的煤氣計(jì)量儀表，得到各級領(lǐng)導(dǎo)的重視。天津于08年在市科委領(lǐng)導(dǎo)關(guān)懷和煤氣公司領(lǐng)導(dǎo)大力支持下，根據(jù)*氣象科學(xué)研究院研制的風(fēng)速儀原理，研制三臺樣機(jī)，經(jīng)**儀器檢定所標(biāo)定符合設(shè)計(jì)要求。
該三臺樣機(jī)曾安裝在天津天然氣柳林，詹莊子配氣站出口干管處。
一煤氣流量計(jì)的特點(diǎn)
這種新型煤氣流量計(jì)是一種測量煤氣或其它流體流量和流速的新型半導(dǎo)體集成化儀表。其特點(diǎn)如下：
1.適應(yīng)量程范圍大，流速從01米／秒～60米／穢（通過衰減器可擴(kuò)大至200米／秒）不同的管徑、流量范圍僅用一臺就可測量。這是差壓式與客積式流量計(jì)所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。
2二次儀表是采用半導(dǎo)體集成電路，靈敏度高、惰性小、反應(yīng)快同時流量計(jì)的敏感探頭部分在計(jì)量過程中無任何運(yùn)動部件故不存在由于機(jī)械摩擦和惰性引起的誤差。這也是機(jī)械轉(zhuǎn)子式儀表所不能比擬的
3傳感器探頭體積小。基本上不破壞流體流場、壓力損失很小。這對于不允許被壞流場和不允許有較大壓力損失的場合尤為適用。目前采用的差壓式和定積式流量計(jì)都不可避免地有一定的壓力損失。此流量計(jì)的探頭在管道上按裝及維修都較方便不必停產(chǎn)。
4．本儀表采用半導(dǎo)體集成化電路。使電路簡單，成本較低輸出電壓信號便于與DDE一Ⅲ型儀表配套使用；也使于進(jìn)行數(shù)字化處理、配合數(shù)字計(jì)算機(jī)。
二、煤氣流量計(jì)基本原理：
本流量計(jì)的基本原理是利用被加熱的電阻傳感器探頭（金屬熱絲即大溫度子數(shù)的的金屬材料制成）的熱損失來測量流體流速的；把傳感器探頭置于待測流體的流場中并被流體所冷卻、探頭這種熱損失由流體流速、流體特性。傳感器特性及傳感器與流體的溫度所決定。利用傳熱學(xué)理論可以找出傳感器參數(shù)與流體流速的關(guān)系。如果使除了流速外其他參數(shù)不變。則通過測量傳感器的電學(xué)參數(shù)就可以得到流體流速；再根據(jù)原管湍流時截面平均流速，適當(dāng)選擇傳感器安裝位置將所測量得平均流速乘以流體斷面積、則可得到流體流量這就是流量計(jì)的原理。
它的理論根據(jù)是電加熱物體在流動介質(zhì)中放散熱量的公式（king公式）為基礎(chǔ)的、當(dāng)被加熱的物體（敏感元件）為圓柱體時、king公式可寫成。

公式（3）為儀表基礎(chǔ)的理論根據(jù)，對于已經(jīng)確定的熱絲（探頭）和某種流體可以認(rèn)為A·B為一常數(shù)根據(jù)以上原理，流量計(jì)可以做成兩種類型：即恒流型從（2）式中可知如果利用恒流源保持熱絲的加熱電流即恒定不變，當(dāng)熱絲置于流場中時被帶走的熱量因而改變了熱絲的溫度和電阻值破壞了電橋上的平衡、在電橋兩端有一個不平衡電壓信號E測出該值即可知道流速，如圖（二）所示。
它的特點(diǎn)是線路較簡單但是的電阻K與流速u的關(guān)系比較復(fù)雜故不易實(shí)現(xiàn)輸出線性化，另外由于其動態(tài)特性主要取決于探頭的慣性，所以頻率響應(yīng)有限故實(shí)際應(yīng)用不多。
另一種恒溫型。它是由惠斯登電橋與伺服放大器組成。它的原理加圖（二）：將探頭熱絲置于電橋的一個橋臂R，利用伺服放大器使熱絲的溫度與電阻值不變，當(dāng)由于流速破壞了電橋的平衡時，輸出的電壓E。再反饋到電橋上維持溫度不變即所謂恒溫，這樣就實(shí)現(xiàn)了金屬熱絲的熱損失即電橋頂端電壓來表示流體流速。雖然線路較恒流型復(fù)雜些，但易于實(shí)現(xiàn)輸出的線性化、電路中設(shè)置了高增益的負(fù)反饋放大器，提高了整個系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。電橋做為反饋元件接入伺服放大器，是具有差分輸入級直流運(yùn)算放大器、熱絲接入放大器的倒相級輸入端上恒溫過程如下式表示；

一般電阻溫度元件有一定慣性的，但由于采用電子負(fù)反饋電路增大了伺服放大器的增益從而保證了該系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。
三、電路的構(gòu)成：
本流量計(jì)由：傳感器（探頭）、測量電路（橋路），線性化電路，管道量程換電路，直流穩(wěn)壓電源及指示部分組成。其原理如圖（三）：
格式測量電路從圖（二）中可看出：

此電路大特點(diǎn)是設(shè)計(jì)了反饋回路保持了

公式（6）為恒溫流量計(jì)的理論根據(jù)，因是按裝在煤氣管道中線路考慮了防爆問題。因此采用兩個方法：即限制傳感器熱絲的加熱電流利用熱敏元件控制，另一方面設(shè)立快速斷路保護(hù)電路過流即刻切斷加熱電源。

2．線性化電路：從公式（3）中可知測量電路橋路電壓與被測流體流速呈四次方關(guān)系。如果以橋路電壓直接表示流體流速則儀表度是非線性的。使讀數(shù)不方便也達(dá)不到較高的精度，為此必須對公式（3）進(jìn)行線性化處理通過電子模擬計(jì)算很好解決這一不足之處達(dá)到較好的效果。
3．管道營徑量程變換電路，從以上可知管道中流體流量等于平均流速乘以管道斷面積，這樣用一固定檔做為標(biāo)準(zhǔn)、利用調(diào)整放大器的放大倍數(shù)的方法即可實(shí)現(xiàn)管道直徑的
變換問題。
其電路原理如圖（四）電壓之間的變換關(guān)系為：

圖（四）管道管徑量程變換電路原理圖
此電路的特點(diǎn)是調(diào)整放大器倍數(shù)時輸出阻抗不變。本儀表設(shè)置Dg600、Dg200、Dgl00和流速五個檔量程。
4．直流穩(wěn)壓電源本儀表我們選用WB712．718硅集成穩(wěn)器制成穩(wěn)壓電源。
所有集成運(yùn)算放大器的電源均為=12狀。熱絲電源為：3．5～4伏，電路如圖四：經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得到：當(dāng)交流電源電壓波動±20％，對直流輸出電壓的影響詳見表（一）
當(dāng)負(fù)載電流由0～70毫安時對直流輸出電壓的影響詳見表：
（二），從長期流量計(jì)運(yùn)行情況來看，此種穩(wěn)壓源是穩(wěn)定可靠的
表（一）交流電壓波動對直流輸出影響
四、傳感器——探頭：
煤氣流量計(jì)的一次儀表—傳感器探頭，主要由金屬熱絲（選用鐵鎳合金絲），它是實(shí)現(xiàn)從流體流量（流速）的物理量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量（電壓式電流）的關(guān)鍵元件。
它的質(zhì)量好壞直接影響測量結(jié)果的度，為此正確設(shè)計(jì)合理選材，仔細(xì)加工制造是非常必要的。探頭除金屬熱絲外還有探桿（選用不銹鋼管7～10m／m）支架屏電纜線金屬釵頭等組成。
在測量管道內(nèi)流量時，應(yīng)加緊固裝置。在橋路中金屬熱絲是電橋的一個臂，因金屬熱絲的電阻是髓著溫度而改變的即R=R（T）

越高，熱絲線阻隨著溫度變化越大。橋式測量電路橋頂電壓變化越大、而流量計(jì)的靈敏度越高，所以也是采用大溫度系數(shù)作為敏感攆頭的主要原因。
蘸此之外述應(yīng)考慮機(jī)械強(qiáng)度，抗腐蝕性便于焊接，清洗等因素。

五、結(jié)束語：
此流量計(jì)于七九年十月分別在**儀器檢定所。天津大學(xué)力學(xué)室直流閉合式風(fēng)洞裝置中進(jìn)行了標(biāo)定：
1．齒標(biāo)定裝置精度為1％
2．工作段為100×100mm、250×250ram2。
3流速范圍為0．6～36米／秒
4．輸出顯示裝置為PE～8型數(shù)字電壓表。
5標(biāo)定數(shù)據(jù)及標(biāo)定曲線見表三．圖五。
從以上可以看出該流量計(jì)經(jīng)檢定后相對誤差小于2．0％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般工業(yè)流量計(jì)儀表精度要求，標(biāo)定曲線為直線，線性較好，儀表常數(shù)分別為
=6．64米／秒K=5．25米／秒。