本发明涉及一种热式质量燃气表，具体的说，涉及了一种延长热式流量传感器使用寿命的方法。
背景技术：
1、近年国内燃气表市场容量高达千万台，据估算，总市场空间超400亿元，燃气表市场前景广阔、大有可为。市场现有燃气表多为皮膜式机械表，随着热量计量、能量计量方式的兴起，超声波燃气表或热式质量燃气表也得到快速发展。
2、热式质量燃气表是利用热扩散原理来测量燃气的质量流量仪表，包括一个微加热器和一对上、下游对称分布的温度传感器t1、t2。在零流量时，两个温度传感器处于相同的温度场。有气体流过时，温度传感器检测到温度场发生变化，而温度场于流量成对应关系，qm＝k/cp*△t，其中cp为燃气的定压比热容、k为设备的综合系数、温差△t＝(t1-t2)、qm为质量流量。
3、随着技术的发展，热式质量燃气表采用当今cmosens技术的mems热式气体热式流量传感器作为气体流量检测元件。该类型的传感器体积特别小，检测灵敏度高，寿命长，稳定性高，重复性高等特点，广泛用于精密测量仪器上，采用该技术的流量计对气体流量测量无需温度和压力补偿，测量方便、准确，可得到气体的质量流量或标准体积流量；同时该类型的传感器还具有大的量程比的特性，可测量流速高至100nm/s和低至0.5nm/s的气体。热式气体质量流量计抗震性能好，传感器无活动部件和压感部件，不受震动对测量精度的影响。
4、实际使用中，随着热式质量燃气表使用时间的增加，出现了计量明显偏低的现象，经过对应用产品的研究和测试我们发现燃气的洁净度不高，其中掺杂着各种杂质，在使用过程中，杂质尤其是挥发性有机物附在mems传感器表面，致使传感器灵敏度发生变化，从而造成计量出现偏差的现象。
5、为保证产品检测结果准确，通常每个公司的产品都有自己产品的标定方法和规程。传统的标定过程作业复杂，受mems硅流量芯片的原始传感器信号影响大。如申请号为201811117616.1的专利中，公开了详细的标定过程。然而具体的每次实施标定过程时，都需要将标定参数手工填入到标定软件中，标定效率低且容易出错；当原始传感器信号离散的话，需要手工调节运放的放大倍数，精度不稳定且会造成标定良率较低。在这个基础上，公布号为cn118032098a的专利，基于ls-svm建立气体质量检测模型；在热式流量传感器模组使用前，基于气体质量检测模型完成对气体流量标定，整个过程无需人工参与自动完成标定过程，极大地提高了标定效率和的准确度。然而，该方法为集中标定方法，无法做到不拆机的情况下的现场标定。
6、为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种热式流量传感器及热式质量燃气表。
2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
3、第一方面提供一种延长热式流量传感器使用寿命的方法，所述热式流量传感器包括控制模块、主流气道以及第一测量流道，所述第一测量流道直接与所述主流气道连通，且所述第一测量流道内设置有与所述控制模块通信连接的第一mems热式流量传感芯片。
4、所述方法包括：
5、在所述热式流量传感器上增加第二测量流道，所述第二测量流道与所述第一测量流道结构尺寸相同，且通过电磁阀与所述主流气道连通；所述第二测量流道内设置有第二mems热式流量传感芯片，所述第二mems热式流量传感芯片与第一mems热式流量传感芯片相同；
6、所述控制模块与所述电磁阀和所述第二mems热式流量传感芯片连接，并通过控制所述电磁阀的开启和关闭切换热式流量传感器的工作状态；其中，所述电磁阀开启时，热式流量传感器的工作状态为双通道状态，所述第一mems热式流量传感芯片和所述第二mems热式流量传感芯片同时采集温度差信号；所述电磁阀关闭时，热式流量传感器的工作状态为单通道状态，所述第一mems热式流量传感芯片采集温度差信号；
7、所述热式流量传感器的工作过程包括三个阶段：
8、标定阶段：先控制热式流量传感器处于单通道状态，通入标气以获取热式流量传感器的测量模型并存储；再控制热式流量传感器处于双通道状态，通入标气以获取热式流量传感器的双通道初始关系模型并存储；
9、使用阶段：控制热式流量传感器处于单通道状态，根据所述第一mems热式流量传感芯片的实时温度差信号和测量模型进行流量测量；
10、修正阶段：控制热式流量传感器处于双通道状态，根据所述第一mems热式流量传感芯片和所述第二mems热式流量传感芯片采集的温度差信号和热式流量传感器的双通道初始关系模型对热式流量传感器的测量模型进行修正。
11、优选的，控制热式流量传感器处于单通道状态，以获取热式流量传感器的测量模型；再控制热式流量传感器处于双通道状态，以获取热式流量传感器的双通道初始关系模型的具体步骤包括：
12、所述控制模块控制所述电磁阀关闭，热式流量传感器处于单通道状态；向所述热式流量传感器通以标准流量的标气，获取第一mems热式流量传感芯片的实时温度差信号，根据热式流量测量原理，建立第一mems热式流量传感芯片单独作用是的流量数据模型i，该流量数据模型i即为热式流量传感器的测量模型；
13、测量模型为：
14、所述控制模块控制所述电磁阀打开，热式流量传感器处于双通道状态；向所述热式流量传感器通以标准流量的标气，分别获取第一mems热式流量传感芯片和第二mems热式流量传感芯片的实时温度差信号，根据热式流量测量原理建立第一mems热式流量传感芯片、第二mems热式流量传感芯片共同作用时的流量数据模型ii；
15、流量数据模型ii为
16、根据流量连续性方程qm＝qm_1＝qm_2以及流量数据模型i和流量数据模型ii，建立热式流量传感器的双通道初始关系模型，双通道初始关系模型的表达式如下：
17、
18、其中，qm_1为所述电磁阀关闭时，第一mems热式流量传感芯片单独作用时得到的燃气表总流量；
19、qm_2为所述电磁阀打开时，第一mems热式流量传感芯片和第二mems热式流量传感芯片共同作用时得到的燃气表总流量；
20、qm为标准流量；
21、f为测量流道与主流气道的流量比；k为mems热式流量传感芯片的灵敏度，cp为流体的热容；
22、dta、dtb分别为第一mems热式流量传感芯片和第二mems热式流量传感芯片在标气通过时得到的温度差值；t1为dta对应的信号电压，t2为dtb对应的信号电压；
23、x1和x2分别为第一mems热式流量传感芯片和第二mems热式流量传感芯片在单位电压下的温度差值，为双通道状态下第一mems热式流量传感芯片和第二mems热式流量传感芯片的初始关系即双通道初始关系。
24、优选的，根据所述第一mems热式流量传感芯片和所述第二mems热式流量传感芯片采集的温度差信号和热式流量传感器的双通道初始关系模型对热式流量传感器的测量模型进行修正，包括：
25、基于双通道初始关系推导出第一mems热式流量传感芯片和第二mems热式流量传感芯片在现场修正阶段测量得到的理想电压比：
26、
27、其中，t1理表示第一mems热式流量传感芯片在现场修正阶段测量得到的温度差值理想信号电压，t2理表示第二mems热式流量传感芯片在现场修正阶段测量得到的温度差理想信号电压；
28、假定第二mems热式流量传感芯片在现场修正阶段测量得到的温度差信号电压为理想信号电压，则根据第一mems热式流量传感芯片在现场修正阶段实时测量得到的温度差信号电压、第二mems热式流量传感芯片在现场修正阶段实时测量得到的温度差信号电压以及上述理想电压比获得校正系数k，k的表达式为：
29、
30、其中，t1实表示第一mems热式流量传感芯片在现场修正阶段实时测量得到的温度差信号电压；t2实表示第一mems热式流量传感芯片在现场修正阶段实时测量得到的温度差信号电压；
31、将校正系数代入热式流量传感器的测量模型中，得到校正后的测量模型：
32、
33、本发明第二方面提供一种自修正热式流量传感器，所述热式流量传感器包括控制模块、主流气道以及两个相同的测量流道，其中第一个测量流道直接与所述主流气道连通；第二个测量流道通过电磁阀与所述主流气道连通；
34、第一个测量流道内设置有第一mems热式流量传感芯片，第二个测量流道内设置有第二mems热式流量传感芯片，其中，第一mems热式流量传感芯片和第二mems热式流量传感芯片为相同mems热式流量传感芯片；
35、所述控制模块与所述电磁阀、所述第一mems热式流量传感芯片和所述第二mems热式流量传感芯片连接，且内设置有热式流量传感器的测量模型和双通道初始关系模型；
36、所述控制模块控制所述电磁阀的关闭以执行正常工作模式和修正模式；
37、正常工作模式下，所述控制模块控制所述电磁阀关闭，根据所述第一mems热式流量传感芯片的实时温度差信号和测量模型进行流量测量；
38、修正模式下，所述控制模块控制所述电磁阀打开，分别获取第一mems热式流量传感芯片和第二mems热式流量传感芯片的实时温度差信号，基于第一mems热式流量传感芯片和所述第二mems热式流量传感芯片的实时温度差信号、双通道初始关系模型对热式流量传感器的测量模型进行修正。
39、优选的，热式流量传感器的测量模型为
40、热式流量传感器的双通道初始关系模型为：
41、
42、其中，qm_1为第一mems热式流量传感芯片单独作用时得到的燃气表总流量；
43、f为测量流道与主流气道的流量比；k为mems热式流量传感芯片的灵敏度cp为流体的热容；dta为第一mems热式流量传感芯片在标气通过时得到的温度差值；t1为dta对应的信号电压，即第一mems热式流量传感芯片在标气通过时的实时温度差信号；
44、t2为第二mems热式流量传感芯片在标气通过时的实时温度差信号；
45、为第一mems热式流量传感芯片和第二mems热式流量传感芯片的初始关系即双通道初始关系。
46、优选的，基于第一mems热式流量传感芯片和所述第二mems热式流量传感芯片的实时温度差信号、双通道初始关系模型对热式流量传感器的测量模型进行修正，包括：
47、根据第一mems热式流量传感芯片在现场修正阶段实时测量得到的温度差信号电压、第二mems热式流量传感芯片在现场修正阶段实时测量得到的温度差信号电压以及双通道初始关系模型获得校正系数k，k的表达式为：
48、
49、其中，t1实表示第一mems热式流量传感芯片在现场修正阶段实时测量得到的温度差信号电压；t2实表示第一mems热式流量传感芯片在现场修正阶段实时测量得到的温度差信号电压；
50、将校正系数代入热式流量传感器的测量模型中，得到校正后的测量模型：
51、
52、本发明第三方面提供一种热式质量燃气表，包括进气口、出气口、热式流量传感器、气囊和壳体，所述热式流量传感器为前述的自修正热式流量传感器。
53、本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明具有以下优点：
54、1.本发明的热式流量传感器包括两个测量流道，并耦合两组热式流量芯片，通过标定建立两组热式流量芯片的初始关系模型，使得后期在无需拆卸的情况下基于所述初始关系模型可直接在现场利用空气定期标定，实现燃气表的持久准确测量。
55、2.通过标定建立单通道的测量模型和双通道的初始关系模型，在不同的模式下，采用不同的模型，从而确保初始关系模型的持久稳定性和测量准确度。
56、3.通过驱动电磁阀的开闭实现第二个测量流道的气流通断，阻止样气中的杂质进入第二个测量流道对第二mems热式流量传感芯片产生干扰，从而实现第二mems热式流量传感芯片的持久性。
57、4.本发明的修正模式可根据实际需求设定触发，具有灵活性，持久保持仪表的测量精度。
1.一种延长热式流量传感器使用寿命的方法，所述热式流量传感器包括控制模块、主流气道以及第一测量流道，所述第一测量流道直接与所述主流气道连通，且所述第一测量流道内设置有与所述控制模块通信连接的第一mems热式流量传感芯片；其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种延长热式流量传感器使用寿命的方法，其特征在于，控制热式流量传感器处于单通道状态，以获取热式流量传感器的测量模型；再控制热式流量传感器处于双通道状态，以获取热式流量传感器的双通道初始关系模型的具体步骤包括：
3.根据权利要求2所述的一种延长热式流量传感器使用寿命的方法，其特征在于，根据所述第一mems热式流量传感芯片和所述第二mems热式流量传感芯片采集的温度差信号和热式流量传感器的双通道初始关系模型对热式流量传感器的测量模型进行修正，包括：
4.一种自修正热式流量传感器，其特征在于，所述热式流量传感器包括控制模块、主流气道以及两个相同的测量流道，其中第一个测量流道直接与所述主流气道连通；第二个测量流道通过电磁阀与所述主流气道连通；
5.根据权利要求4所述的一种自修正热式流量传感器，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种自修正热式流量传感器，其特征在于，基于第一mems热式流量传感芯片和所述第二mems热式流量传感芯片的实时温度差信号、双通道初始关系模型对热式流量传感器的测量模型进行修正，包括：
7.一种热式质量燃气表，包括进气口、出气口、热式流量传感器、气囊和壳体，所述热式流量传感器为权利要求4-6任一项所述的自修正热式流量传感器。
