于 洋，李玉欣，姜晓龙，王文博

(1.中国电子科技集团公司 第四十九研究所，哈尔滨 150028； 2.中国航天员科研训练中心，北京 100094)

0 引言

在空间科学的探索中,流量传感器是一种极为重要的敏感器件。差压流量计是流量计中应用最广泛的一类，在所有流量仪表中其使用量占居首位[1-8]。由伯努利方程可知管路中的气体压力小，造成管路气体流量测量困难，精度难以保障，虽然差压流量计应用广泛，结构牢固，可靠稳定，但因气体流速快，也放大了差压流量计的缺点，测量精度偏低，喷嘴的压力损失比较大，因此设计一种高精度微差压流量计是急需解决的问题[9-15]。

1 微差压通风流量传感器工作原理

微差压通风流量传感器的工作原理基于伯努利方程。图1为微差压通风流量传感器的工作原理示意图。

图1 微压差通风流量传感器工作原理图Fig.1 Micro-pressure differential ventilation flow sensor working schematic

如图1所示，文丘里管安装于管路中，气体从管路输入端流入文丘里管，根据伯努利方程，定常流动且不可压缩流体在不同截面处的流速和压力之间具有如下确定关系：

(1)

根据定常流动流体在管路中的质量守恒定律可知：

(2)

当流体质量密度变化不大，即ρ1=ρ2=ρ时，联立伯努利方程和质量守恒定律，得到：

(3)

2 文丘里管设计及优化

2.1 文丘里管设计

根据微差压通风流量传感器具体工作环境可知，文丘里管截面Ⅰ的直径为40 mm，初始设计截面Ⅱ的直径为25 mm，建立文丘里管的三维模型，如图2所示。

微差压通风流量传感器的文丘里管安装于实际工程中的管路，如图2所示。……