精准捕捉气体流动：热式气体流量传感器的原理与应用

winsen 20250514

热式气体流量传感器是一种基于热力学原理的高精度流量测量设备，广泛应用于工业、医疗、环保等领域。其核心原理是通过测量流体（气体）与传感器之间的热交换关系，直接获取气体的质量流量信息。

热扩散与温度差测量

热式气体流量传感器通常包含两个铂电阻温度传感器（RTD）：一个作为“速度传感器”，被加热至高于气体温度（如恒定温差30℃）；另一个作为“温度传感器”，用于监测气体实际温度。

当气体流经加热的传感器时，会带走热量，导致其温度下降。为维持恒定温差，系统需增加加热功率，而这一功率变化与气体的质量流量呈正相关关系，从而通过电信号转换直接测得流量。

恒温差法：通过动态调节加热功率以维持两传感器间的固定温差，加热功率的变化直接反映流量大小。此方法抗干扰能力强，适用于复杂工况。

恒功率法：固定加热功率，通过测量两传感器的温差变化推算流量，适用于需要快速响应的场景。

在微机电系统（MEMS）中，传感器芯片通常由加热电阻和对称分布的热偶堆组成。流体流动时，上下游温度梯度差异通过热偶堆转化为电压信号，直接关联质量流量。

为何成为行业主流？

热式气体流量传感器利用比较简单的构造来准确地测量气体的质量流量，具有结构简单、压损小、量程范围宽等优点。

炜盛科技基于先进的MEMS工艺制成的热式质量流量传感器，具有功耗低、体积小、无需稳压补偿、抗冲击、稳定可靠等特点，为医疗、仪器、自动化、燃气计量等领域的气体流量检测提供传感器解决方案。

传感器典型应用场景

热式气体流量传感器在工业过程控制、医疗设备、便携式仪器、环境监测设备等领域有着广泛的应用。

1.工业过程控制

如天然气管道流量监测、高炉煤气计量、压缩空气管理，确保生产流程的稳定性。

2. 环保与能源管理

用于烟道气排放监测（CEMS）、沼气回收、污水处理曝气量控制，助力碳中和目标。

3. 医疗与精密仪器

在呼吸机、麻醉机中精确控制气体流量，保障医疗安全。

4.新兴领域

半导体制造中的特种气体计量、氢能源汽车燃料电池气流监控等。

热式气体流量传感器凭借其原理的物理直接性、高精度及环境适应性，成为现代流量测量的核心技术之一。随着MEMS技术的进步，其体积进一步缩小、成本降低，未来将在智慧城市、物联网等领域发挥更大作用。

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