【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

时间： 2018-08-10 来源：SMI

技术问答

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SM5X21、SM6X21、SM7X21一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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蓝黑使者007 Lv7. 资深专家 2018-10-10

学习了
小伟 Lv7. 资深专家 2018-10-02

学习了！
国丰 Lv7. 资深专家 2018-08-10

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