大流量顆粒物采樣器流速控制原理

流量計算方法

文丘里管系統通過測量壓差可得到空氣流速，如下圖：

流速計算方法如下：

假設文丘里管前后的空氣密度與環境大氣密度ρ相同，則根據PM=ρRT或者ρ=1.293*(Pa/Ps)*(Ts/Ta)，得到ρ。代入Q可知，Q與SQRT（Df*Ta/Pa）成正比；

1、 體積流量計算方法

Q∝SQRT（Df/ρ）∝SQRT（Df*Ta/Pa）

2、 質量流量計算方法

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為標準狀況下流速。

流速控制原理

1、 體積流量控制

體積流量控制通過壓差獲得采樣體積，系統阻力（或系統內負壓）變化不大情況下，泵速保持不變，從而保持采樣體積不變，為了更精確計算系統阻力變大導致的流速降低，通過流速校準表（環境溫度、壓力下流速）獲得較準確的流速。

體積流量控制器（VFC）為一個已知直徑的標準孔口，該孔口在一個美國國家標準與技術研究院（NIST）的可追溯實驗室校準得到體積流速。當電機運行時，空氣通過標準孔口，采樣器以預定義的流速運行。

2、 質量流量控制原理

質量流量采樣器同樣通過壓差獲得采樣體積，由環境溫度、壓力，以及調節流量控制器校準流量到標準狀況下40CFM；在系統阻力變化時，控制器通過增大電壓，提高泵的功率和轉速，提高采樣體積，保持流速傳感器（熱線風速傳感器）測得的質量流量不變。

恒溫式熱線風速儀：其原理是將一根通電加熱的細金屬絲（稱熱線）置于氣流中，熱線在氣流中的散熱量與流速有關，而散熱量導致熱線溫度變化而引起電阻變化，流速信號即轉變成電信號。熱線的溫度保持不變，如保持150℃，根據所需施加的電流可度量流速。

應用總結

使用體積流量計算方法還是質量流量計算方法對控制采樣流速并沒有較大差異。真正影響采樣流速控制準確度的因素是流速控制方法。