传感器流量检测技术

传感器与检测技术流量检测6.1流量检测基本概念

①体积流量qV=dV/dt=dx*A/dt=vA

单位:m3/hL/s…..

②质量流量qm=dM/dt=vA

单位:t

/hkg/s…..

例：设测得流速v=10m/s，圆管道的直径r=1m，截面积A=0.79m2

则体积流量qV一流量的定义和单位1瞬时流量----

短时间内流过某一截面的流体数量与通过时间之比。=10*0.79=7.9m3/s体积流量和质量流量的关系为qm=*qv2累积流量----

某段时间内流体通过的体积或质量总量,也称为流过流量。

①体积----体积流量在该段时间中的积分

V=∫tqvdt②质量----质量流量在该段时间中的积分

M=∫tqmdt二、流量检测方法

测量瞬时流量的仪表称为“流量计”体积流量qv

质量流量qm

测量累积流量的仪表称为“计量表”或“总量计”总体积V总质量M流量计的组成一次装置--流量传感器,将流量信息转换成可供处理的信号二次仪表--数据处理电路,给出流量值大小三、流量计的测量特性

1流量方程式--流量与流量计输出信号之间的关系

qm=f(x)x可以是电压、电流的变化，也可以是磁场或机械量的变化

2仪表系数K与流出系数C

仪表系数K----频率型流量计流量特性的主要参数

K=N/V

流出系数C----实际流量与理想流量之间的比值

3压力损失

6.2体积流量检测方法各式流量计容积式流量计椭圆齿轮流量计腰轮流量计差压式流量计节流式流量计弯管流量计靶式流量计转子流量计速度式流量计涡轮流量计涡街流量计电磁流量计超声流量计6.2.1容积式流量计

工作原理----

直接根据排出流体的体积来计算累计流量.其中运动元件的往复次数或转速和流体的连续排出量成比例,利用这个原理进行连续的检测.

应用场合----

石油、天然气测量仪表、家用煤气表….

代表----

椭圆齿轮流量计、腰轮流量计

一、椭圆齿轮流量计椭圆齿轮外形工作过程演示(1)工作原理工作过程①A、B两轮在流体驱动下转动,使固定容积内的流体一份份排出.每转动一圈,流量计会排出4个“半月形”容积的流体.②通过椭圆齿轮流量计的流体总量为Q=4nV0工作原理③齿轮的转数通过测量电路转换成相应的脉冲信号并累计.由计数值可以反映出累计流量的大小.(2)工作特性1精度高、耐腐蚀，特别适合石油、聚乙烯醇、树脂等粘度较高介质的流量检测。3当通过流量计的流量为恒定时，椭圆齿轮在一周的转速是变化的，所以只能测量整数圈的平均转速来确定平均流量。2流量计同秒表配合，可测出平均流量。现在大多数椭圆齿轮流量计的外伸轴都带有测速发电机或光电测速盘。4纯机械原理流量计，适用于各种危险场合。二、腰轮流量计工作原理与椭圆齿轮流量计相同，结构相似.

以一对不带齿的腰形轮代替齿轮,两腰轮是有互为共轭曲线的转子.(3)性能较椭圆齿轮流量计更加稳定,适用于天然气、煤气、惰性气体、空气等气体的测量.6.2.2差压式流量计

工作原理----

在流体管道内设置流动阻力件,流体通过阻力件时将产生压力差,此压力差与流体流量之间有确定的数值关系,通过测量压力差可以求到流体流量。

qv=f(△p)

代表----

节流式流量计、弯管流量计….

★节流式流量计节流装置---

在管道中段设置一个流通面积比管道狭窄的孔板或者文丘里喷嘴，使流体经过该节流装置时，流束局部收缩，流速提高，压强减小。丹尼尔·伯努利提出了流体力学的一个重要定理，反映了理想流体（不可压缩、不计粘性的流体）中能量守恒定律，这个定理和相应的公式后称为伯努利定理和伯努利公式。节流装置的取压管

及内部的节流孔板节流孔板后取压管

前取压管流体通过节流孔板时，流速加快，后取压管处的压力减小。节流装置的另一种形式

——文丘里管或文丘里喷嘴文丘里喷嘴的压力损失较小。流体入口狭窄部位流体出口文丘里效应（Venturieffect）：是当风吹过阻挡物时，在阻挡物的背风面上方端口附近气压相对较低，从而产生吸附作用并导致空气的流动。导压管的配置

节流装置输出的压力差是从节流装置的前后取压孔取出的。从取压孔到差压变送器的导压管的配置也应按照规定的标准安装。气体流量的测量液体流量的测量玻璃浮子流量计流体入口流体出口浮子(转子)★浮子流量计qv=f(h)6.2.3速度式流量计

工作原理----

基于与流速有关的各种物理现象,仪表的输出(如脉冲频率、电压等)与流速之间有确定的关系，即可知流体的体积流量。代表----

涡轮流量计、涡街流量计、超声流量计….

★涡轮流量计在一定的流量范围内，对于一定的流体介质，涡轮的旋转角速度与流体流速成正比．由此，流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到，从而可以计算得到通过管道的流体流量．磁钢★涡街流量计一、工作原理流体振荡1流体流过非流线型阻挡物时，会产生稳定的旋涡列；2旋涡的产生频率和流体流速之间有确定的函数关系。二、组成声波的分类

1.次声波次声波是频率低于20Hz的声波，人耳听不到，但可与人体器官发生共振，7-8Hz的次声波会引起人的恐怖感，动作不协调，甚至导致心脏停止跳动。★超声流量计2.可闻声波频率在20Hz-20KHz之间的声波。3.超声波频率高于20KHz的声波。超声流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用