大流量颗粒物采样器流速控制原理

 
流量计算方法

文丘里管系统通过测量压差可得到空气流速，如下图：

流速计算方法如下：

假设文丘里管前后的空气密度与环境大气密度ρ相同，则根据PM=ρRT或者ρ=1.293*(Pa/Ps)*(Ts/Ta)，得到ρ。代入Q可知，Q与SQRT（Df*Ta/Pa）成正比；

1、 体积流量计算方法

Q∝SQRT（Df/ρ）∝SQRT（Df*Ta/Pa）

2、 质量流量计算方法

m=ρV∝ρv∝ρ*SQRT（Df/ρ）∝SQRT（Df*ρ）∝SQRT（Df*Pa/Ta）∝SQRT[Df*(Pa/Ps)*(Ts/Ta)]，Qstd∝m∝SQRT[Df*(Pa/Ps)*(Ts/Ta)]，Qstd为标准状况下流速。

 
流速控制原理

1、 体积流量控制

体积流量控制通过压差获得采样体积，系统阻力（或系统内负压）变化不大情况下，泵速保持不变，从而保持采样体积不变，为了更精确计算系统阻力变大导致的流速降低，通过流速校准表（环境温度、压力下流速）获得较准确的流速。

体积流量控制器（VFC）为一个已知直径的标准孔口，该孔口在一个美国国家标准与技术研究院（NIST）的可追溯实验室校准得到体积流速。当电机运行时，空气通过标准孔口，采样器以预定义的流速运行。

2、 质量流量控制原理

质量流量采样器同样通过压差获得采样体积，由环境温度、压力，以及调节流量控制器校准流量到标准状况下40CFM；在系统阻力变化时，控制器通过增大电压，提高泵的功率和转速，提高采样体积，保持流速传感器（热线风速传感器）测得的质量流量不变。

恒温式热线风速仪：其原理是将一根通电加热的细金属丝（称热线）置于气流中，热线在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致热线温度变化而引起电阻变化，流速信号即转变成电信号。热线的温度保持不变，如保持150℃，根据所需施加的电流可度量流速。

 
应用总结

使用体积流量计算方法还是质量流量计算方法对控制采样流速并没有较大差异。真正影响采样流速控制准确度的因素是流速控制方法。