认识流量检测 省赛获奖

1主要内容

单元内容一、项目引入二、知识讲解

1、节流式流量传感器2、毕托管电容式流量传感器3、靶式流量传感器4、浮子流量传感器5、容积式流量传感器6、电磁流量传感器7、超声波流量传感器8、涡轮流量传感器

9、涡街流量传感器

10、质量流量传感器

11、空气流量传感器三、归纳总结

四、作业工作原理:流体在磁场中切割磁力线产生感应电势：

E=BVDB---磁场磁通密度；

D---导管内径；

E---感应电势

V---流速＋－六、电磁流量传感器

可以检测具有一定电导率的酸、碱、盐溶液，腐蚀性液体以及含有固体颗粒的的液体测量。体积流量QV与流速V的关系为QV=SV=1/4πD2V得出E=4*B/πD*QV=K*QV式中K就是一个常数，这时感应电势则与体积流量具有线性关系。当B、D一定时，

E∝v∝qv

由测量管和转换器两部分组成。测量管两侧分别绕有马鞍形的励磁线圈。为了避免直流磁场产生的直流感应电势使电极周围导电液体电解，导致电极表面极化而减小感应电势，一般采用交流励磁。六、电磁流量传感器结构

压力损失极小（管道中无节流件）；只能测导电的流体，不能测量气体、蒸汽及石油制品等的流量；输出电流与体积流量成线性关系，并且不受液体的温度、压力、密度、粘度等参数的影响（非接触测量）；量程比一般为10:1，精度较高的可达100:1；测量口径范围大，可以从1mm到2m以上；测量精度一般优于0.5％；反应迅速，可以测量脉动流量；由于感应电势数值很小，后级采用高放大倍数的放大器，很容易受外界电磁场干扰的影响。六、电磁流量传感器应用特点六、电磁流量传感器实物

T1、T2---发送器R1、R2---接收器七、超声波流量传感器超声波流量测量属于非接触式测量。组成：在管道壁上反向安装两对超声波换能器。qv∝v∝C------声波在静止流体中的传播速度七、超声波流量传感器原理测量基理：声波在不同流速的流体中传播的速度不同。测量方式：传播时间法、旋涡法、多普勒效应法等。工作过程：超声波流量计通过发射超声波，穿过流动的流体，被接收后，经过信号处理反映出流体的流速。根据流速便能算出流量。七、超声波流量传感器实物七、超声波流量传感器应用特点超声波流量计属非接触式测量，不会影响被测流体的流动状况。测量液体流量精度可达0.2级，测量气体流量精度可达0.5级。量程范围可达20︰1。要求流体清洁，以避免对超声波束的干扰。测量管前后要有足够长的直管段，以保证流速均匀。流速沿管道的分布情况会影响测量结果，超声波流量计所测得的流速与实际平均流速之间存在一定差异，而且与雷诺数有关，需要进行修正。检测原理涡轮上的螺旋形叶片用高导磁系数的不锈钢材料制成。导流器用以稳定流体的流向外壳由非导磁的不锈钢制成八、涡轮流量传感器流体冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，涡轮的旋转速度随流量的变化而变化，通过涡轮外的磁电转换装置可将涡轮的旋转转换成电脉冲。输出脉冲频率f与被测流量qv

之间的关系：

ω=2π

f

∝

Nqv

N—仪表常数NS------线性关系八、涡轮波流量传感器八、涡轮流量传感器应用特点涡轮转速不用轴输出，没有齿轮传动误差和密封问题，因而涡轮流量计测量精度高（可达0.2级），耐高压（静压可达50MPa）。输出信号为频率信号，不易受干扰，便于远传。反应迅速，可测脉动流量。流量与涡轮转速之间成线性关系，量程比一般为10:1，主要用于中小口径的流量检测。仅适用洁净的被测介质，通常在涡轮前要安装过滤装置。流量计前后需有一定的直管段长度，一般上游侧和下游侧的直管段长度要求在10D和5D以上。利用流体遇到阻碍物后产生的旋涡来测量流量。旋涡式流量计有两类：旋进型旋涡流量计和卡门型旋涡流量计（常称涡街流量计）。九、涡街流量传感器仪器组成漩涡发生体流体振动检测器漩涡发生体流体振动检测器压电元件卡门漩涡卡门涡街原理——把一个旋涡发生体（如圆柱体、三角柱体等）垂直插在管道中，当流体绕过旋涡发生体时会在其左右两侧后方交替产生旋涡，形成涡列，且左右两侧旋涡的旋转方向相反。九、涡街流量传感器当两列旋涡的间距h和同列相邻两个旋涡之间的距离l之比能满足h／l＝0.218时，所产生的涡街是稳定的。满足如下关系：f—单侧旋涡发生频率St

—

斯特劳哈尔系数v—流体平均流速d—圆柱体直径A1—管道中旋涡发生体处流通截面积。式中：当Re（雷诺数）

=2×104～7×106时，

st=常数，则有：qv=f/K=K’f

qv=A1v=A1Stfd

f∝v

九、涡街流量传感器管道内无可动部件，使用寿命长，压力损失较小。测量精度较高（约为±0.5～1％），量程比可达100:1。在一定的雷诺数范围内，几乎不受流体的温度、压力、密度、粘度等变化的影响，故用水或空气标定的漩涡流量计可用于其他液体和气体的流量测量而不需标定，尤其适用于大口径管道的流量测量。安装时要求有足够的直管段长度，上游和下游的直管段分别要求不少于20D和5D，漩涡发生体的轴线应与管路轴线垂直。九、涡街流量传感器应用特点检测方法主要有三大类：直接式：直接检测流体的质量流量；间接式（推导式）：通过体积流量计和密度计的组合来测量质量流量。补偿式：同时检测出体积流量和流体的温度、压力，应用有关公式求出流体的密度或将被测流体的体积流量自动地换算成标准状态下的体积流量，从而间接地确定质量流量。十、质量流量传感器直接式质量流量检测方法：

♣由孔板和定量泵组合实现的差压式方法；

♣由两个用弹簧连接的涡轮构成的涡轮转矩式方法；

♣应用麦纳斯效应的检测方法；

♣基于科里奥利力的检测方法。基于科氏力的质量流量检测方法最为成熟，根据此原理构成的科氏力质量流量计应用已十分广泛。

十、质量流量传感器直接式科里奥利力质量流量检测的原理是利用两管的摆动相位差来反映流经该U形管的质量流量。科里奥利力质量流量计有直管、弯管、单管、双管等多种形式。目前应用最多的要算是双弯管型。十、质量流量传感器科里奥利力检测质量流量测量原理：利用流体在直线运动的同时，处于一个旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力。ΔFc=2ωvρAΔx

式中,A为管道的流通内截面积。∵质量流量qm=ρvA

当密度为ρ的流体以恒定速度v在管道内流动时，任何一段长度为Δx的管道都受到一个大小为ΔFc的切向科里奥利力，即∴

ΔFc=2ωqmΔx

十、质量流量传感器科里奥利力检测质量流量测量基理：基于流体中热传递和

热转移与流体质量流量的关系。组成：主要由两部分即主管路和旁路管测量传感器系统组成工作原理：

①当qm＝0时，两热敏电阻阻值相等，测量桥路平衡，无信号输出。②当qm≠0时，加热器线圈均匀地加热气流，上游测温元件的温度↓，下游测温元件的温度↑，使得两热敏电阻阻值不等，测量桥路有不平衡电压信号输出。

qm＝K*△T/CP

或△T＝CP*qm/K加热器线圈均匀地加热气流加热器线圈均匀地加热气流加热器线圈均匀地加热气流

△T---两热敏电阻的温差

CP---气体的定压比热容

K---常数十、质量流量传感器热量式质量流量计十一、空气流量传感器作用发动机电子控制系统中很重要一项控制内容就是最佳空燃比控制。为达到这样的目的，必须对发动机进气空气流量进行精确测量。直接或间接检测进入发动机气缸空气量大小，并将检测结果换成电信号送至ECU，ECU根据空气流量信号是来确定基本喷油量。

十一、空气流量传感器分类:翼片式空气流量计（体积）卡门涡旋式空气流量计（体积）热线式空气流量计（质量）热膜式空气流量计（质量）十一、空气流量传感器翼片式空气流量计十一、空气流量传感器超声波式卡尔曼涡流式空气流量传感器由超声波信号发生器，超声波发射探头、涡流稳定板、涡流发生器、整流器、超声波接收探头和转换电路等组成。

在卡门涡流发生器下游管路两侧相对安装超声波发射探头和接收探头。十一、空气流量传感器超声波式卡尔曼涡流式空气流量传感器十一、空气流量传感器热线式当发动机的负荷增加时，空气流量增加，由于冷却效应导致热线电阻减小，当(TA-TB)<100°C时，电桥失去平衡，此时，控制电路会自动增加供给热线的电流，使热线恢复