新型空气质量流量传感器的建模与设计

热式质量流量传感器是在层流的条件下,通过加热电阻周围温度分布的变化来反映气体流量.本文通过在流道中设计内部小流道,把流速测试段的流态变为层流,并模拟了整个流场的的速度分布,在流速测试段得到比较理想的雷诺数Re≈12-110.在小流道测试段的流速与内燃机进气管的平均流速成一固定比例系数,因此,通过测试小流道内的流速可以获得内燃机的进气量.通过模拟分析得到了在恒温加热的条件下,不同流速下的温度分布,从而获得不同流速下,测试点的距离与温度差的关系曲线,并找出了相应测试点的测试范围,最终获得了温差最大值对应的测试距离为140-210 m.通过在加热电阻两端设计了两对测温电阻,得到叠加信号对应最大流速精度为0.02 m/s.

应用于汽车的流量传感器研究

研究了横膈膜式热膜流量传感器,横膈膜采用多层薄膜结构,增加其机械强度,同时保持其较低的横向热导率。模拟了横膈膜上温度的分布,分析了在不同流速下各点的温度变化。通过实验和理论模拟,得到了比较一致的结论:在低流速下,上游的冷却作用使温度明显下降,而下游的温度增加;上下游的温度差变化比较明显;随着流速增加到一定程度时,各种变化趋势变缓,上游远端甚至出现温度饱和现象,由于空气流速也对所有的芯片表面有冷却作用,下游远端也出现温度略微下降的现象,导致了上下游的温度差增加趋势变缓。因此,通过远端的电阻温度变化反映出来的流量量程较小。本研究中在加热电阻上游和下游放置两对测试电阻,提高传感器的精度和增加其量程。叠加信号电压相比单个的输出明显加强,单个信号的最大值为15.7mV,而叠加后的信号增强到28.6mV。同时叠加后的测试量程也得到拓宽。