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：

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。



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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(chēng)定排量流量傳感器，簡(jiǎn)稱(chēng)PD流量傳感器，在流量?jī)x表中精度最高的一類(lèi)。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(mǎn)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(chēng)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(chēng)“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(mǎn)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(mén)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(chēng)為卡門(mén)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。

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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(lèi)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。

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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。

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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。

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(mǎn)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(lèi)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(hù)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。

審核編輯：劉清