4.3 流量的检测（课件）-《传感器与自动检测技术》同步教学（中国铁道出版社）

第4章 物位和流量的检测 4.5超声波测距装置的制作和调试 4.2 超声波传感器检测物位 4.1 电容传感器检测液位 4.3 流量的检测 4.4 光纤传感器测量液位 4.3 流量的检测 4.3 流量的检测 流量是指单位时间内流过管道某截面流体的体积或质量，可以分别称为体积流量qv或质量流量qm，如设流体的密度为ρ，则qm= qvρ。 4.3.1 流量检测的方法 （1）节流差压法 （2）容积法 （3）速度法 （4）流体振动法 （5）质量流量测量 （a）电磁流量计 （b）质量流量计 （c）涡街流量计 （d）椭圆齿轮流量计 （e）靶式流量计 （f）孔板流量计 4.3 流量的检测 4.3.2差压式节流流量计 1．差压式节流流量计组成 4.3 流量的检测 2．节流式差压式流量计工作原理 根据质量守恒定律和能量守恒定律可得流量方程，流体的体积流量为： 4.3 流量的检测 3．节流装置 （1）标准节流装置 4.3 流量的检测 （2）标准节流件 ③文丘里管 ①标准孔板 ②标准喷嘴 4.3 流量的检测 （3）取压方式 4．差压变送器 差压变送器经导压管与节流装置连接，接受被测流体流过节流装置时所产生的差压信号，将测得的差压信号转换为0.02～0.1 MPa的气压信号和4-20mA的直流电流信号，传递给显示仪表，从而实现对流量参数的显示、记录和自动控制。 4.3 流量的检测 5．节流装置差压式节流流量计的使用 （1）差压式节流流量计节流装置的适用条件 （2）差压式节流流量计节流装置的选择 （3）技术参数 （4）节流装置的安装 （5）取压装置的正确安装 4.3 流量的检测 （6）差压变送器的安装 （a） （b） （c） （d） ①测量液体流量时，应将差压变送器安装在低于节流装置处，如（a）图所示。 ②测量气体流量时，应将差压变送器安装在高于节流装置处，如（b）图所示。 ③测量粘性的、腐蚀性的或易燃的流体流量时，应安装隔离器，如（c）图所示。 ④测量蒸汽流量时，差压计和节流装置之间的相对配置和测量液体流量相同，如（d）图所示。 4.3 流量的检测 4.3.2超声波式流量传感器 1. 超声波流量检测原理 （1）时间差法测流量 顺流时，超声波传播速度为c＋vcosθ，传播时间t1为 设静止时流体中的声速为ｃ，流体的平均流速为ｖ 逆流时，超声波传播速度为c-vcosθ，传播时间t2为 由于ｃ≥ｖ，时差可近似为 流体的平均流速为 4.3 流量的检测 （2）相位差法测流量 Ａ为发射探头，Ｂ为接收探头时，接收信号相对发射超声波的相位角为 当Ｂ为发射探头，Ａ为接收探头时，接收信号相对发射超声波的相位角为 由于ｃ≥ｖ，相位差可近似为 流体的平均流速为 4.3 流量的检测 （3）频率差法测流量 当Ａ为发射探头、Ｂ为接收探头时，顺流发射时，接收的声波频率ｆ1为 当Ｂ为发射探头，Ａ为接收探头时，逆流发射时，接收的声波频率ｆ2为 频率差为 流体的平均流速为 4.3 流量的检测 2. 超声波流量计的特点及分类 超声流量计根据测量方法的不同可分为以下几种类型： （1）插入式超声流量计 （2）管段式超声流量计 （3）外夹式超声流量计 （4）便携式超声流量计 3. 超声波流量计的主要技术指标 4. 超声波流量计的使用 （1）超声波流量计的选用 （2）超声波流量计的安装 （3）超声波流量计的检查和调试 4.4 光纤传感器测量液位 4.4 光纤传感器测量液位 光纤传感器是伴随着光纤及光通信技术的发展而逐步形成的。光纤传感器具有优良的传光性能，传光损耗很小，目前损耗能达到≤0.2 dB/km的水平；光纤传感器频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好；光纤传感器体积很小，重量轻，能在恶劣环境下进行非接触式、非破坏性以及远距离测量。 4.4.1光纤 （1）光纤的结构和种类 （2）传光原理 光纤的传光原理，可以用几何光学的反射、折射特性来分析。 射入光纤的光全反射所满足的条件是：内层折射率n1必须大于外层折射率n2；光线向包层界面的入射角应大于临界角。光纤对能够出现全反射的外部光射线的接收能力是由光纤的数值孔径来决定的，这个值只和两种材料的折射率差有关系。 （3）传光损耗 光信号在光纤中传播，随着传