chap05流量传感器（课件）- 《传感器检测技术》同步教学（铁道版）

传感器检测技术 中国铁道出版社 2024/1/5 2 第五章. 流量传感器 引言 5.1传感器 5.2传感器基本特性 5.3传感器发展趋势 5.4变送器 5.5传感器的标定与校准 5.6传感器应用实例 引言 流量是过程控制中的主要参数之一。 在工农业生产和科学研究试验中，流量都是一个很重要的参数。例如，在石油化工生产过程自动检测和控制中，为了有效地操作、控制和监测，需要检测各种流体的流量。此外，对物料总量的计量还是能源管理和经济核算的重要依据。流量检测仪表是发展生产、节约能源、提高经济效益和管理水平的重要工具。 5.1.1 流量的定义 瞬时流量: 单位时间内流过管道某一截面的流体数量，称为瞬时流量。 累积流量: 某一段时间间隔内流过管道某一截面的流体量的总和，即瞬时流量在某一段时间内的累积值，称为总量或累积流量。 5.1.2 流量测量中基本参数 1．流体的密度 2、流体粘度 3．热膨胀率 4．压缩系数 5．雷诺数 6.管内流速的分布 5.1.3 流量测量的方法和分类 节流差压法 容积法 速度法 质量流量测量 流量测量 电磁式、振动式 5.1.4常见流量计的分类及特点 1、按输出信号分 脉冲信号输出，例：涡轮流量计，涡街流量计 模拟信号输出，例：差压流量计、转子流量计 2、按测量原理分 容积法:利用液体单位时间内连续通过固定体积的数目。 椭圆齿轮流量计 ,计腰轮流量计，刮板式流量计 速度法:以测量流体在管道内的流动速度作为测量依据的仪表。差压流量计，涡轮流量计，涡街流量计，电磁流量计，超声波流量计。 质量式：以测量流体质量作为测量依据的仪表。 5.2 容积式流量计 5.2.1 工作原理 PDF从原理上讲是一台从流体中吸收少量能量的水力发动机，这个能量用来克服流量检测元件和附件转动的摩擦力，同时在仪表流入与流出两端形成压力降。如果使流体以固定的、已知大小的体积V逐次从流量计中排放流出，则计数单位时间内排放次数就可以求得通过仪器的体积流量。这就是容积法的工作原理： qv＝nV。 5.2.2 常见的容积式流量计 1. 椭圆齿轮式流量计 2. 腰轮流量计 3．刮板式流量计 4．旋转活塞式流量计 5.2.3 容积式流量计特点 1、优点 准确度高； 安装条件对精度没有影响； 测量范围宽； 使用方便。 2、缺点 结构复杂，体积庞大，适用于小口径流量测量。 惯性较大，动态特性不好（仪表有可动部分） 存在漏油量，有测量误差，小流量不精确。 3 .容积式流量计使用时注意 1）容积式流量计使用时要加滤网，仪表处加旁路，便于清扫。 2）被测液体混有气体时，要加装气体分离装置。 3）注意被测流体的温度。 5.3 速度式流量计 速度式流量计是以测量在管道内的流动速度作为测量依据的流量仪表。这种方法是利用平均流速来计算流量，故测量中受管路条件的影响大。常用的流量计有涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计等。 5.3.1 涡轮流量计  1.工作原理 涡轮流量计由涡轮流量变送器和显示仪表组成。涡轮流量计包括涡轮、导流器、磁电感应转换器、外壳及前置放大器等部分 。 1.涡轮 2.导流器 3.磁电感应转换器 4.外壳 5.前置放大器 5.3.2 涡街流量计 1．涡街流量计的工作原理 漩涡流量计是利用流体流过阻碍物时产生稳定的漩涡，通过测量其漩涡产生频率而实现流量计量的。 d 体积流量与频率之间的关系： 从上式可知，流量qv与旋涡脱落频率f在一定雷诺数范围内成线性关系。因此，也将这种流量计称为线性流量计。 2．涡街流量计的基本构造 涡街流量计由传感器和转换器两部分组成，如图5-10所示。传感器包括旋涡发生体（阻流体）、检测元件、仪表表体等；转换器包括前置放大器、滤波整形电路、D／A转换电路、输出接口电路、端子、支架和防护罩等。近年来智能式流量计还把微处理器、显示通讯及其他功能模块亦装在转换器内。 3.漩涡频率的测量 （1）热检法 （2）应力式 （3）超声式 4.涡街流量计的特点 （1）频率只与流速有关，在一定雷诺数范围内，不受流体性质（压力、温度、粘度和密度等）的影响，故可不需单独标定。 （2）测量精度高，误差约为1级，重复性约±0.5级，不存在零点漂移的问题。 （3）压力损式小，流量测量范围宽。涡街流量计特别适于大口径管道的流量测量。 5.3.3电磁流量计 工作原理：均匀磁场中，垂直于磁场方向直径为D管道。当导电液体流动时，导电液体切割磁力线，在磁场及流动方向垂直的方向上产生感应电动势，该电动势和流速成比例。 5.3.3 超声波流量计 1、工作原理： 超声波脉冲在流体中向上游流和向下游的传播速度不同（叠加了流体流速），故可根据超生波向上、下游