【应用】可校准的低压数字传感器,实现气体流量测量系统精确测量

2018-08-10 SMI

从工厂到家用热水器都需要气体流量控制,气体流量测量系统可以广泛的应用于各种工业和家居场合,是一项重要的测量系统。由于气体具有可压缩性,使得气体流量测量远比液体复杂,因为数学建模后输出信号除了与输入信号有关,还与气体密度有关,而气体的密度又是温度和压力的函数。所以,气体的流量测量普遍存在温压补偿问题。

 

在仪表的设计或对旧设备的改造中,气体流量测控系统应尽可能采用微电子机械(MEMS)器件,根据被测气体及器件类型,选用合适的数学模型,实施温压自动补偿。为了测量气体的压差,需要非常灵敏的压力传感器,SMI拥有一系列低压传感器,并且可以根据具体需求进行定制。


图1 气体流量测量系统

 

大部分气体都可近似地视为理想气体,其密度可用经过补正的理想气体状态方程来表示,本文简化了气体在温压条件下需要补偿的的情况,着重讨论在理想情况下SMI传感器进行气体流程测量的情况。对此,气体的流量测量主要是采用差压流量的模型进行计算,在实际测量方案应用过程中采用的基本方程为:

上式中:q为被测气体在工作状态下的体积流量;ρ为被测气体在工作状态下的密度;Δp为差压;K为系数,它包含流量系数、膨胀系数、管道孔径等参数,严格说,它也受温压影响,只是,在常用温压下,这一影响可以忽略。

 

图2 压差测量示意图


因此压差是压力传感器所重点测量的参数,需要将压力传感器置于气体管道测量Δp,具体如图2所示。由于多数情况下气体的压力较低、差压变化范围较小,因此选用精确的低压传感器是气体流量测量的关键。SMI拥有SM5X21SM6X21SM7X21一系列低压数字传感器,是应用于气体流量测量的重要选择。

 

SM5X21、SM6X21、SM7X21是数字低压MEMS传感器系列,如图3所示。提供了最先进的压力传感器技术和CMOS混合信号处理技术,可生产数字、全条件、多阶压力和温度补偿传感器。符合JEDEC标准,采用了SOIC-16封装,带双垂直端口选项,具有有复合表或差压两种配置。通过双端口,可以进行真空计测量,以最大限度地减少由于环境压力变化引起的变化,减少气体压差测量时的误差。

 

SM5X21、SM6X21、SM7X21将压力传感器与信号调节ASIC结合在一个封装中,简化了压力传感器的使用,可以直接安装在标准印刷电路板上,并且可以从数字接口获取校准压力信号,消除了附加电路,因而可以方便且准确的实施气体压差的测量。

图3 SM5X21、SM6X21、SM7X21系列实物图


SM5X21、SM6X21、SM7X21系列低压数字传感器的关键属性如下所示:


低压数字传感器(SM5X21)关键属性

低压数字传感器(SM6X21)关键属性

低压数字传感器(SM7X21)关键属性

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  • 国丰 Lv4 . 资深工程师 2018-08-10
    学习了!
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