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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(lèi)：
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：
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。
流量傳感器是測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道某截面的流體體積或質(zhì)量的傳感器。流量傳感器應(yīng)用廣泛，是工業(yè)和日常生活中最常見(jiàn)的一種傳感器。流量傳感器按測(cè)量物理量可分為體積流量和質(zhì)量流量。按測(cè)量介質(zhì)分為氣體流量傳感器和液體流量傳感器。
流量傳感器選型時(shí)，主要要考慮以下幾點(diǎn)：
1.流體特性
流體類(lèi)型流體分為液體、氣體、蒸汽。有些傳感器(如電磁式)不能測(cè)氣體;插入熱式則不能測(cè)液體。
溫度、壓力、密度它們是選擇傳感器提供的重要參數(shù)，特別是在工況下的參數(shù)，對(duì)于氣體流量還應(yīng)了解其體積流量是工作狀態(tài)，還是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。
粘性液體粘性相差較大會(huì)影響選型，如粘性大的液體宜用容積式流量傳感器，而不宜選用渦輪、浮子、渦街等流量傳感器。
腐蝕、結(jié)垢、臟污對(duì)于這類(lèi)流體，不宜選用有轉(zhuǎn)動(dòng)件及有檢測(cè)件的傳感器。即使對(duì)于超聲、電磁式流量傳感器，也會(huì)因腐蝕管道帶來(lái)誤差。如口徑50MM，結(jié)垢0.5～1MM，將帶來(lái)0.5～1%的誤差。
特殊參數(shù)某些流體參數(shù)會(huì)影響傳感器的工作，如壓縮性系數(shù)影響差壓式;比熱及熱傳導(dǎo)系數(shù)影響熱式;電導(dǎo)率影響電磁;聲速影響超聲。
單相、多相相是指在一個(gè)系統(tǒng)中具有相同的物理、化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)，不同的相有較明顯的界面，通常工業(yè)中大多為單相，隨著工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了多相流(氣固、氣液、液固或氣固液)等的流量測(cè)量問(wèn)題。
2.流動(dòng)的狀態(tài)
與許多物理參數(shù)(如壓力、溫度、物位、成分)不同的是，流量必須以流體流動(dòng)為前提，沒(méi)有流動(dòng)就不存在流量。
滿(mǎn)管、非滿(mǎn)管一般流體均應(yīng)充滿(mǎn)管道，但當(dāng)液體流量較小，管道又處于水平時(shí)，則可能出現(xiàn)非滿(mǎn)管流動(dòng)，已有非滿(mǎn)管流量傳感器。
3.技術(shù)參數(shù)
總量、流量總量(單位為M3或KG)，多用于貿(mào)易核算，準(zhǔn)確度居于首位。流量(瞬時(shí)量單位為M3/H，KG/H)，多用于流程工業(yè)，是控制系統(tǒng)的信息源頭，重復(fù)性是首位。
連續(xù)，開(kāi)關(guān)一般流量傳感器的輸出為連續(xù)量，而開(kāi)關(guān)量可用于簡(jiǎn)單的二位式控制或設(shè)備保護(hù)，要求可靠性良好。
準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度不僅取決傳感器本身，還取決于校驗(yàn)系統(tǒng)，是外加特性。要說(shuō)明在什么流量范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度，如果用于控制系統(tǒng)，還應(yīng)考慮與整個(gè)系統(tǒng)準(zhǔn)確度相匹配。注意：廠家注明的誤差是%FS(上限);還是%RD(測(cè)值)。
重復(fù)性重復(fù)性是指環(huán)境條件介質(zhì)參數(shù)不變時(shí)，對(duì)某一流量值多次測(cè)量的一致性，是傳感器本身的特征。在流程工業(yè)控制系統(tǒng)中，重復(fù)性往往比準(zhǔn)確度還重要。不少?gòu)S家把重復(fù)性誤導(dǎo)為準(zhǔn)確度，準(zhǔn)確度應(yīng)包括重復(fù)性與標(biāo)定裝置的流量不確定度。
量程比在一定準(zhǔn)確度范圍內(nèi)，最大與最小流量之比。差壓式流量傳感器，從傳感器本身可以有較大量程比，但受二次表制約，一般只有3：1。
壓力損失流量傳感器(除電磁、超聲)都有檢測(cè)件(如孔板、渦輪等)，以及強(qiáng)制改變流向(如彎頭、科氏)都將產(chǎn)生不可恢復(fù)壓力損失，它將額外增加輸送的動(dòng)力，才能維持正常運(yùn)，有些數(shù)額很大，在提倡節(jié)能的今天應(yīng)引起重視。
輸出信號(hào)一般為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)(0～10V，4～20MA等)已不能適應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展要求。通訊要求數(shù)字信號(hào)，ROSEMOUNT推出了HART協(xié)議，RS232/RS485轉(zhuǎn)換器，RS232限于2KM以?xún)?nèi)，RS485可達(dá)10KM。
響應(yīng)時(shí)間輸出信號(hào)隨流量參數(shù)變化反應(yīng)的時(shí)間，對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，越短越好;對(duì)脈動(dòng)流，則希望有較慢的輸出響應(yīng)。
流量傳感器分類(lèi)
按結(jié)構(gòu)類(lèi)型可分為沖擊板式流量傳感器、差壓式流量傳感器、分流旋翼式流量傳感器、渦輪式流量傳感器等。
①差壓式流量傳感器是利用伯努利定律制作而成的，被測(cè)流量由節(jié)流變送器輸送到壓力傳輸通道，再到壓力差傳感器直到信號(hào)輸出。
②渦輪式流量傳感器
渦輪式流量傳感器是通過(guò)測(cè)量渦輪轉(zhuǎn)速來(lái)讀出流度，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成流量。渦輪流量傳感器是一種精密流量測(cè)量?jī)x表，與相應(yīng)的流量積算儀表配套可用于測(cè)量液體的流量和總量。廣泛用于石油、化工、冶金、科研等領(lǐng)域的計(jì)量、控制系統(tǒng)。配備有衛(wèi)生接頭的渦輪流量傳感器可以應(yīng)用于制藥行業(yè)。
③電磁式流量傳感器是基于電磁感應(yīng)原理做成的，所以不能用于磁性流體的場(chǎng)合。以上幾種流量傳感器都是速度式傳感器。
?、芰黧w振動(dòng)式流量傳感器有渦街流量傳感器和旋進(jìn)式流量傳感器兩種類(lèi)型。這是種新型的流量傳感器，在將來(lái)很有發(fā)展前途。
?、蒉D(zhuǎn)子式流量傳感器是種面積流量傳感器，它有轉(zhuǎn)子和錐形管所組成，轉(zhuǎn)子的高度就是流量讀數(shù)。往復(fù)活塞式流量傳感器象一個(gè)容器，可以測(cè)量累計(jì)的流量。它幾乎不受流體性質(zhì)的影響而且精度很高。
⑥旋轉(zhuǎn)式活塞流量傳感器是在有壓力差的情況下致使活塞運(yùn)動(dòng)，活塞的速度跟流量成正比，然后通過(guò)轉(zhuǎn)化測(cè)量總流量。
?、邲_擊板式流量傳感器可以測(cè)量固定流量，它由沖擊板和流量?jī)x所組成，一般所測(cè)物體的單個(gè)重量不超過(guò)沖擊板重量的百分之五。
?、喾至餍硎搅髁總鞲衅髦饕糜跍y(cè)量氣體流量，它具有體積小、重量輕、水平垂直都可安裝的直接安裝的有點(diǎn)。
⑨熱動(dòng)式流量傳感器是通過(guò)測(cè)量溫度變化來(lái)測(cè)量流量的傳感器，它先把流體加熱，這樣流動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生溫差，加熱物體也會(huì)產(chǎn)生溫度變化，這種溫度變化速度可以轉(zhuǎn)化成流速。
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?lèi)超聲波流量傳感器均可管外安裝、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(lèi)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(lèi)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(lèi)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。
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