热线空气流量传感器的理论研究

热线空气流量传感器的理论研究

陈慧

关键词：热线；传感器

旁通式测量形式的热线式气体质量流量传感器与主流式测量方式的热线式气体质量流量传感器最重要的不同是，其热线丝和补偿电阻是设置在旁通空气道上的。热线丝和温度补偿电阻环绕在陶瓷材质的螺旋管上。

1.1热线式空气流量传感器的基本工作原理

热线式传感器基础工作原理的电路。热线式气体质量流量传感器的原理是在热平衡基础理论上来实现的。在空气的通道中安装热丝电阻，当空气流过时就被冷却下了，温度降低，它的电阻数值随根据的减小降低而减小，电桥不能保持住平衡。这个时刻的集成运算放大器会自动提升供给的电流，使

恢复到之前的温度高低和电阻值，直到电桥还原平衡。

根据强迫对流热交换理论，由L．V．King公式可得出热线散失的热量Q与流体的速度之间存在的关系式

（1-1）

式(1-1)中A、B为与流体热传导率和热线的几何尺寸等有

部分关系的物理常数，表示空气质量流速；表示热丝电阻的温度；表示流体温度。

热线电阻为，通过它的电流为，则热线单位时间内产生的焦耳热为（1-2）

当达到热平衡时，即有（1-3）（1-4）当热线和空气的温度差一定时，供给热线的电能就可

以反映流体的流量，由式(3-6)得出

从而致使燃油的喷射量控制无法达到正常。所以在发动机运转或刚熄灭的1～2s这段时间内,这个电路使热线丝的温度升高到800～1000℃,并且会使附着在铂金热线细丝上的积碳被烧掉,使热线式空气流量传感器的作用能够维持正常。此任务就通过如上所述的烧净电路来完成的。

1.4作通用空气流量传感器用

空气流量计的输出特性,而且公式里的C为与热线式空气流量传感器构造、热线细丝的材质等相关的常数,Q为气体的质量流量表示的是桥顶电压时,铂金热线丝的灵敏度非常灵敏;在空气流量增大的时候,铂金热丝的灵敏度下降。

参考文献：

[1]董丽丽.热线式空气流量计的检修[J].汽车电器,2016(12):38.

[2]毕翠英.汽车用热线式空气流量传感器检修探讨[J].中国高新技术企业,2016(13):78-79.

[3]娄阳.热线式空气流量传感器的检测与诊断[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011(12):244.

（1-5）

因此，由式(1-5)得出，热线丝在恒流模式下工作，即通过热线的电流的数值维持恒定，当流体流速变化时，热线电阻随之变化，所以热线两端电压也随之变化，由此可以测出流体的温度高低。

1.2热线式空气流量传感器的温度补偿与敏感元件

虽然热线式空气流量传感器输出电压直接反应了空气流量，但由于气体的热传导性、密度、粘性、以及气体与热丝电阻之间的温度差都和气体的温度高低紧密联系，因此气体温度的变动，肯定将会引起热线式气体质量流量传感器的输出电压发生变化。

由式(3-4)可知，因为在一致的空气质量流速下，环境温度

的转变会导致热丝电阻的热散耗率发生错误，以此更加对传感器的输出电压有干扰，因而有必要对由于环境温度改变而引发的流量传感器输出信号改变的状况进行补偿。

相对于热线式空气流量传感器来看，我们所使用的温度补偿方式是将惠斯通电桥中和热丝电阻所对应的电阻改为串联并联电路。其中的为具备正温度系数的热敏电阻，将其设置在与热丝电阻同步的流场中。

热线式空气流量传感器有热线丝和温度补偿电阻这两种敏感

元件。敏感元件能够用钨、铂、铂铑、铂铱等金属材料来制作这类部件。我们利用的是纯度为99.9%,直径为0.1mm的铂金属丝来制作热线,利用相同材质的铂箔绕在陶瓷主干上作温度补偿电阻。

1.3作汽车用空气流量传感器用

控线路板总共包含电桥平衡电路,烧净电路和怠速混合气调节电位器,电子控制的大多数部件全都分配安置在一块集成的电路板上面,电路板上通常配置的有一个六脚插头与ECU来连接,能够作用为传递消息。当电控发动机运转以及利用热线式空气流量传感器的时候,发动机会回火能够导致热线上有部分积碳附着,当铂金热线丝上有积碳附着时,将会使热线的灵敏度下降,