城市天然气主要成分MEMS质量流量计在城市天然气计量的应用

传感器的封装对流量计的性能有较大影响。由于传感器属于芯片，在单晶硅上制作而成，厚度为0.5mm。因此可以将之封装成平板状，插入流场中，使流场实现边界层状态。因此，流体到达传感器时将重新分布，使传感器测量的流体为层流状态，测量重复性可达到理想的状态。

3 MEMS质量流量计的技术特性

2 MEMS质量流量计的构造和工作原理

2.1MEMS质量流量计的构造

微机电系统芯片可获得某些宏观机电器件不能实现的功能。典型的微机电系统芯片包含微传感器、微调节器及智能电子控制线。微传感器能的热、机械、磁、光、化学或生物特性，通过微调节器及智能电子控制线来完成相关功能。

采用美国SIARGO公司生产的热式质量流量传感器芯片，通过气体流动产生的热场变化来测量气体的流量。由于不同质量的气体对热场具有不同的影响，因此它所测量的流量为质量流量。

2.2 MEMS质量流量计的工作原理

MEMS质量流量计适用于天然气、气态液化石油气等气体的测量。目前应用于城市天然气工业和商业用户的中压和低压系列产品已面市，其在城市

微机电系统芯片热式质量流量传感器采用多个温度传感器及1个微热源，大大减小了对测量的影响。其热源十分微小，采用插入式，在相对大的静态流场中，热源对介质没有影响，不会像传统的热丝式质量流量计那样造成气体的对流。因此，微机电系统芯片热式质量流量传感器具有优良的零点稳定性和极短的响应时间。

与传统热式质量流量计的测量原理类似，流体的质量流量与流过传感器所带走的热量相对应。在MEMS流量芯片上，1个微热源的上、下游各对称地设置1个温度传感器，还设置了1个温度传感器，用来调节温度变化对微热源的影响。流体的质量流量，微热源上、下游的温度变化及微热源的功率是芯片的主要参数。传感器所测量的流量为与温度和压力无关的质量流量。尽管如此，控制电的温度补偿是流量计温度效应的主要来源。

图1 MEMS质量流量计的构造

MEMS质量流量计的构造见图1，核心部件为流量传感器组件。对于工业用户，流量计的平均功耗不大于0.8mW，其所采用的19AH锂电池组可以支持3年以上的不间断工作。组合整流器包含直流和整流两个功能。表体的管道通常采用文丘里结构，有利于流场的稳定。