傳感器與檢測技術(shù)流量檢測課件

流量檢測6.1流量檢測基本概念6.2體積流量檢測方法6.3質(zhì)量流量檢測方法6.4流量標(biāo)準(zhǔn)裝置6.1流量檢測基本概念6.1.1流量的概念和單位定義：短暫時間內(nèi)流過某一流通截面的流體數(shù)量與通過時間之比。體積流量－用流體的體積來表示（qv）瞬時質(zhì)量流量－用流量的質(zhì)量來表示（qm），簡稱質(zhì)量流量6.1.2流量檢測方法及流量計分類6.1.2.1流量檢測方法及流量計分類檢測方法：體積流量檢測，質(zhì)量流量檢測。流量計：由流量傳感器和二次儀表構(gòu)成。類別儀表名稱體積流量計容積式流量計橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、皮膜式流量計等差壓式流量計節(jié)流式流量計、均速管流量計、彎管流量計、靶式流量計、浮子流量計等速度式流量計渦輪流量計、渦街流量計、電磁流量計、超聲波流量計等質(zhì)量流量計推導(dǎo)式質(zhì)量流量計體積流量經(jīng)密度補(bǔ)償或溫度、壓力補(bǔ)償求得質(zhì)量流量等直接式質(zhì)量流量計科里奧利流量計、熱式流量計、沖量式流量計等6.1.2.2流量計的測量特性

1）粘性衡量流體粘性大小的物理量稱為粘度。2）層流和紊流

層流：流體在細(xì)管中流動的流線平行于管軸時的流動。紊流：流體在細(xì)管中流動的流線相對混亂的流動。利用雷諾數(shù)可以判斷流動的形式。在層流流動狀態(tài)時，流量與壓力降成正比；在紊流流動狀態(tài)時，流量與壓力降的平方根成正比。3）流體流動的連續(xù)性方程

流體在管道內(nèi)作穩(wěn)定流動的情況：即流體在穩(wěn)定流動，且不可壓縮時，流過各截面流體的體積為常量。因此利用上式，很方便的求出流體流過管道不同截面時的流速。4）流量范圍及范圍度

指可測最大流量和最小流量所限定的范圍。在這個范圍內(nèi)，儀表在正常使用條件下示值誤差不超過最大允許誤差。5）測量精確度和誤差6）壓力損失6.2體積流量檢測方法6.2.1容積式流量計一定時間間隔測量體積總量：構(gòu)成：測量室、運(yùn)動部件、傳動和顯示部件6.2.2差壓式流量計二、組成一、基本原理在流通管道上設(shè)置流動阻力件，流體通過阻力件時將產(chǎn)生壓力差，此壓力差與流體流量之間有確定的數(shù)值關(guān)系，通過測量差壓值可以求得流體流量。6.2.2.1節(jié)流式流量計

節(jié)流裝置：產(chǎn)生差壓，主體是一個局部收縮阻力件，改變流體流通截面，從而在節(jié)流元件前后形成壓力差。對流量的修正標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置示意6.2.2.2均速管流量計

流體流經(jīng)均速管產(chǎn)生與流量有確定關(guān)系的差壓信號。均速管的實用流量方程式：D為管道內(nèi)徑。k為均速管流量系數(shù)，由實驗確定。均速管流量計結(jié)構(gòu)圖6.2.2.3彎管流量計

流體通過管道彎頭時，受到角加速的作用而產(chǎn)生的離心力會在彎頭的外半徑側(cè)與內(nèi)半徑側(cè)之間形成差壓，此差壓的平方根與流體流量成正比。彎管流量計的流量方程式：彎管流量計示意6.2.2.4靶式流量計

靶：管流中垂直于流動方向安裝的圓盤形阻擋件流體經(jīng)過時對靶產(chǎn)生作用力，此作用力與流速有一定關(guān)系。以直徑比 表示流量公式：靶式流量計結(jié)構(gòu)原理1—力平衡轉(zhuǎn)換器；2—密封膜片；3—杠桿；4—靶；5—測量導(dǎo)管A0為環(huán)隙面積，與浮子高度h對應(yīng)對于小錐度錐形管，近似有 電遠(yuǎn)傳浮子流量計工作原理1—浮子；2—錐形管；3—連動桿；4—鐵心；5—差動線圈6.2.3速度式流量計原理：均基于與流體流速有關(guān)的各種物理現(xiàn)象。6.2.3.1渦輪流量計利用安裝在管道中可以自由轉(zhuǎn)動的 葉輪感受流體的速度變化。流量方程式f：信號脈沖頻率；ξ：儀表常數(shù)

渦輪流量計結(jié)構(gòu)示意1-導(dǎo)流體；2-軸承；3-渦輪；4-殼體；5-信號放大器6.2.3.2渦街流量計

原理：流體流過非流線型阻擋體時會產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦列，漩渦的產(chǎn)生頻率與流體流速有著確定的關(guān)系。構(gòu)成：漩渦發(fā)生體。卡門渦街

旋渦頻率檢測原理圓柱形旋渦發(fā)生體常用鉑熱電阻絲檢測頻率；三棱柱形旋渦發(fā)生體則采用熱敏電阻或壓電晶體檢測頻率。

旋渦頻率的檢測旋渦發(fā)生體和檢測方式一覽表

6.2.3.3電磁流量計

原理：導(dǎo)電流體在磁場中垂直于磁力線方向流過，在流通管道兩側(cè)的電極上將產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小與流體速度有關(guān)。

感應(yīng)電勢: 流量方程式：電磁流量計的構(gòu)成

直流勵磁

直流勵碰方式用直流電產(chǎn)生磁場或采用永久磁鐵，它能產(chǎn)生一個恒定的均勻磁場。優(yōu)點(diǎn):受交流電磁場干擾影響很小。

缺點(diǎn)：流體極化。電解質(zhì)在電場中被電解，正負(fù)電極分別校相反極性的離子所包圍，嚴(yán)重影響儀表的正常工作。適用非電解質(zhì)液體。交流勵磁

采用工頻(50Hz)電源交流勵磁方式。優(yōu)點(diǎn)：消除了電極表面的極化干擾。由于磁場是交變的，所以輸出信號也是交變信號。磁感應(yīng)強(qiáng)度為：

感應(yīng)電動勢為：

被測體積流量為：。6.2.3.4超聲流量計

原理：超聲波在流體中傳播，將受到流體速度的影響，檢測接收的超聲波信號可以測知流速。傳播速度差法：超聲波在流體中順流傳播與逆流傳播的速度不同。時間差法相差法頻差法頻差法不受聲速影響，不必考慮流體溫度變化對聲速的影響。頻差法：平均流速的測量6.3.1間接式質(zhì)量流量測量方法根據(jù)質(zhì)量流量和體積流量的關(guān)系，組合多種儀表測量不同參數(shù)可實現(xiàn)質(zhì)量流量測量。6.3質(zhì)量流量檢測方法一、原因二、分類：直接法、間接法、補(bǔ)償法。①體積流量計+密度計②體積流量計與體積流量計③溫度、壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計一般低壓氣體（干）6.3.2直接式質(zhì)量流量計6.3.2.1科里奧利質(zhì)量流量計原理：流體在振動管中流動時，將產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力。流量方程式6.3.2.2熱式質(zhì)量流量計

原理：利用外熱源對被測流體加熱，測量因流體流動造成的溫度場變化，從而測得流體的質(zhì)量流量。流量方程式：6.3.2.3沖量式流量計

原理：沖量傳感器感受被測介質(zhì)的沖力，經(jīng)轉(zhuǎn)換放大輸出與質(zhì)量流量成比例的標(biāo)準(zhǔn)信號。沖量式流量計工作原理1—沖板；2—沖板軸；3—物料；4—輸送機(jī)對象：自由下落的固體粉料的質(zhì)量流量。水平分力：6.4.1液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置標(biāo)準(zhǔn)容積法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置1—水池；2—水泵；3—高位水槽；4—溢流管；5—穩(wěn)壓容器；6—活動管接頭；7—切換機(jī)構(gòu)；8—切換擋板；9—標(biāo)準(zhǔn)容積計量槽；10—液位標(biāo)尺；11—游標(biāo)；12—被校流量計6.4.1.1標(biāo)準(zhǔn)容積法6.4.1.4標(biāo)準(zhǔn)體積管的校正法

單球式標(biāo)準(zhǔn)體積管原理示意1—被校驗流量計；2—交換器；3—球；4—終止檢測器