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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：
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。
滿管、非滿管一般流體均應(yīng)充滿管道，但當(dāng)液體流量較小，管道又處于水平時(shí)，則可能出現(xiàn)非滿管流動(dòng)，已有非滿管流量傳感器。
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以內(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
按結(jié)構(gòu)類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。
?、俨顗菏搅髁總鞲衅魇抢貌芍谱鞫傻模粶y(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)。
?、垭姶攀搅髁總鞲衅魇腔陔姶鸥袘?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型。這是種新型的流量傳感器，在將來(lái)很有發(fā)展前途。
⑤轉(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。
?、扌D(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。
⑧分流旋翼式流量傳感器主要用于測(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)。
?、釤釀?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。
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