一文讀懂流量傳感器
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流量的準(zhǔn)確測(cè)量非常地重要，利用流量傳感器監(jiān)測(cè)計(jì)量被測(cè)管路中的液體或氣體流量，在工業(yè)控制和民用設(shè)施領(lǐng)域中被廣泛地應(yīng)用。
流量傳感器
流量是工業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)重要參數(shù)。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，很多原料、半成品、成品都是以流體狀態(tài)出現(xiàn)的。流體的流量就成了決定產(chǎn)品成分和質(zhì)量的關(guān)鍵，也是生產(chǎn)成本核算和合理使用能源的重要依據(jù)。此外，為了保證制造業(yè)無(wú)故障檢測(cè)及檢測(cè)結(jié)果的可靠性，許多過(guò)程都需要液體或氣體介質(zhì)的流入和流出量保持一致，在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中除了壓力和溫度，流量的測(cè)量也非常的重要。因此流量的測(cè)量和控制是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的重要環(huán)節(jié)。
流量傳感器是能感受流體流量并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器，將傳感器放在流體的通路中，由流體對(duì)傳感器和傳感器對(duì)流體的相互作用測(cè)出流量的變化。按照流量的定義，主要應(yīng)用于氣體和液體流量的檢測(cè)。
流量傳感器的分類：
流量傳感器可按不同的檢測(cè)方式，分為以下幾種，且由相應(yīng)的傳感器執(zhí)行工作：
電磁式檢測(cè)方式：電磁流量傳感器
機(jī)械式檢測(cè)方式：
1.容積流量傳感器
2.渦街流量傳感器
3.渦輪流量傳感器
聲學(xué)式檢測(cè)方式：超生波流量傳感器
節(jié)流式檢測(cè)方式：差壓流量傳感器
下面我們來(lái)說(shuō)說(shuō)以上各種傳感器的不同之處：
一、 電磁流量傳感器：定義：電磁流量傳感器是由直接接觸管道介質(zhì)的傳感器和上端信號(hào)轉(zhuǎn)換兩部分構(gòu)成。它是基于法拉第電磁感應(yīng)定律工作的，用來(lái)測(cè)量電導(dǎo)率大于5μs/cm的導(dǎo)電液體的流量，是一種測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)流量的儀表。除了可以測(cè)量一般導(dǎo)電液體的流量外，還可以用于測(cè)量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等強(qiáng)腐蝕性液體和均勻含有液固兩項(xiàng)懸浮的液體，如泥漿、礦漿、紙漿等。 原理：電磁流量傳感器的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。在電磁流量傳感器中，測(cè)量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定電磁場(chǎng)當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過(guò)時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測(cè)量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測(cè)量管道通過(guò)不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟龍等）實(shí)現(xiàn)與流體和測(cè)量電極的電磁隔離。
導(dǎo)電液體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)E為：E=KBVD式中：K---儀表常數(shù) B---磁感應(yīng)強(qiáng)度 V---測(cè)量管道截面內(nèi)的平均流速 D---測(cè)量管道截面的內(nèi)徑
感應(yīng)電勢(shì)大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度、管徑大小、流體流速大小有關(guān)。即：
體積流量qv與流體流速v的關(guān)系：
可得：
二、 容積式流量傳感器定義：容積式流量傳感器又稱定排量流量傳感器，簡(jiǎn)稱PD流量傳感器，在流量?jī)x表中精度最高的一類。它的機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷的分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)測(cè)量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來(lái)測(cè)量流體體積總量。原理：容積式流量測(cè)量是采用固定的小體積來(lái)反復(fù)計(jì)量通過(guò)流量傳感器的流體體積。所以在容積式流量計(jì)傳感器內(nèi)部必須具有構(gòu)成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體積的空間，通過(guò)稱其為容積式流量傳感器的“計(jì)量空間”或“計(jì)量室”。這個(gè)空間由儀表殼的內(nèi)壁和流量傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)部件一起構(gòu)成。容積式流量傳感器的工作原理為：流體通過(guò)流量傳感器，就會(huì)在傳感器進(jìn)出口之間產(chǎn)生一定的壓力差。流量傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)部件（簡(jiǎn)稱“轉(zhuǎn)子”）在這個(gè)壓力差作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并將流量由入口排向出口。在這個(gè)過(guò)程中，流體一次次地充滿流量傳感器的“計(jì)量空間”，然后又不斷的被送往出口。在給定流量傳感器條件下，該計(jì)量空間的體積是確定的，只要測(cè)得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，就可以得到通過(guò)流量傳感器的流體體積的累積值。 三、 渦街流量傳感器定義：渦街流量傳感器是基于卡門渦街原理研制出來(lái)的。在流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體，則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦。 原理：在流體中安放一個(gè)非流線型旋渦發(fā)生體，使流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離，釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的旋渦，且在一定范圍內(nèi)旋渦分離頻率與流量成正比的流量傳感器。通過(guò)測(cè)量旋渦的頻率，根據(jù)相關(guān)公式就能計(jì)算出流體的流量。
渦街流量傳感器主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量，如氣體、液體、蒸汽等多種介質(zhì)。其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高，維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定。
四、 渦輪流量傳感器定義：渦輪流量傳感器類似于葉輪式水表，是一種速度式流量傳感器。將渦輪葉輪、螺旋槳等元件置于流體中，利用渦輪的速度與平均體積流量的速率成正比，螺旋槳轉(zhuǎn)速與流體速度成正比的原理，構(gòu)成的能量轉(zhuǎn)換器件。
原理：渦輪流量傳感器是在管道中安裝一個(gè)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪，流體流過(guò)葉輪使葉輪旋轉(zhuǎn)，流量越大，流速越高，則動(dòng)能越大，葉輪轉(zhuǎn)速也越高。測(cè)量出葉輪的轉(zhuǎn)速或頻率，就可確定流過(guò)管道的流體流量和總量。
特點(diǎn)：渦輪流量傳感器是一種速度式儀表，它具有精度高，重復(fù)性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)部件少，耐高壓，測(cè)量范圍寬，體積小，重量輕，壓力損失小，維修方便等優(yōu)點(diǎn)，用于封閉管道中測(cè)量低粘度氣體的體積流量和總量。在石油，化工，冶金，城市天燃?xì)夤芫W(wǎng)等行業(yè)中具有廣泛的使用價(jià)值。
五、 超聲波流量傳感器定義：超聲波流量傳感器是使用壓電材料鎬鈦酸鉛晶體制成的，能將電能轉(zhuǎn)換成聲能的元件。是通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)時(shí)對(duì)超聲束（或超聲脈沖）的作用，以測(cè)量體積流量的儀表。 原理：當(dāng)超聲波束在流體中傳播時(shí)，流體的流動(dòng)將會(huì)使傳播時(shí)間發(fā)生微小的變化，并且傳播時(shí)間的變化正比于液體的流速，由此就能測(cè)出流體的流速，在根據(jù)管道口徑就能計(jì)算出流量大小。
特點(diǎn)：目前的工業(yè)流量測(cè)量普遍存在著大管徑、大流量測(cè)量困難的問(wèn)題，這是因?yàn)橐话懔髁總鞲衅麟S著測(cè)量管徑的增大會(huì)帶來(lái)制造和運(yùn)輸上的困難，造價(jià)提高、能損加大、安裝不便這些缺點(diǎn)，它均可避免。因?yàn)楦黝惓暡髁總鞲衅骶晒芡獍惭b、非接觸測(cè)流，儀表造價(jià)基本上與被測(cè)管道口徑大小無(wú)關(guān)，而其它類型的流量傳感器隨著口徑增加，造價(jià)大幅度增加，故口徑越大超聲波流量傳感器比相同功能其它類型流量傳感器的功能價(jià)格比越優(yōu)越。超聲測(cè)量?jī)x表的流量測(cè)量準(zhǔn)確度幾乎不受被測(cè)流體溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)的影響，又可制成非接觸及便攜式測(cè)量?jī)x表，故可解決其它類型儀表所難以測(cè)量的強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測(cè)量問(wèn)題。
六、 差壓流量傳感器定義：
差壓式流量傳感器是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓，已知的流體條件和檢測(cè)與管道的幾何尺寸來(lái)計(jì)算流量的儀表。
原理：充滿管道的流體，當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí)，流速將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。流量流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來(lái)衡量流量的大小
隨著流量傳感器的不斷發(fā)展，越來(lái)越多類型的流量傳感器在逐步問(wèn)世，他們各有各的優(yōu)勢(shì)也各有各的缺憾，用戶在選取流量傳感器的時(shí)候，應(yīng)該根據(jù)自身的需要選擇合適的傳感器。
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