流量傳感器

流量傳感器的寫法

流量傳感器介紹

空氣流量傳感器是測(cè)定吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量的傳感器。電子控制汽油噴射發(fā)動(dòng)流量傳感器機(jī)為了在各種運(yùn)轉(zhuǎn)工況下都能獲得濃度的混合氣，必須正確地測(cè)定每一瞬間吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量，以此作為ECU計(jì)算(控制)噴油量的主要依據(jù)。如果空氣流量傳感器或線路出現(xiàn)故障，ECU得不到正確的進(jìn)氣量信號(hào)，就不能正常地進(jìn)行噴油量的控制，將造成混合氣過濃或過稀，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常。

種類

用以測(cè)量管路中流體流量（單位時(shí)間內(nèi)通過的流體體積）的儀表。有轉(zhuǎn)子流量計(jì)、節(jié)流式流量計(jì)、細(xì)縫流量計(jì)、容積流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。

流量測(cè)量方法和儀表的種類繁多，分類方法也很多。至今為止，可供工業(yè)用的流量?jī)x表種類達(dá)60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對(duì)任何流體、任何量程、任何流動(dòng)狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量?jī)x表。

這60多種流量?jī)x表，每種產(chǎn)品都有它特定的適用性，也都有它的局限性。按測(cè)量對(duì)象劃分就有封閉管道和明渠兩大類；按測(cè)量目的又可分為總量測(cè)量和流量測(cè)量，其儀表分別稱作總量表和流量計(jì)。

總量表測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)流過管道的流量，是以短暫時(shí)間內(nèi)流過的總量除以該時(shí)間的商來(lái)表示，實(shí)際上流量計(jì)通常亦備有累積流量裝置，做總量表使用，而總量表亦備有流量發(fā)訊裝置。因此，以嚴(yán)格意義來(lái)分流量計(jì)和總量表已無(wú)實(shí)際意義。

按測(cè)量原理分有力學(xué)原理、熱學(xué)原理、聲學(xué)原理、電學(xué)原理、光學(xué)原理、原子物理學(xué)原理等。

按照目前、最廣泛的分類法，即分為：容積式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、流體振蕩流量計(jì)中的渦街流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和插入式流量計(jì)、探針式流量計(jì)，來(lái)分別闡述各種流量計(jì)的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用概況及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況。

1、差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)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)件與管道的幾何尺寸來(lái)計(jì)算流量的儀表。

差壓式流量計(jì)由一次裝置（檢測(cè)件）和二次裝置（差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表）組成。通常以檢測(cè)件形式對(duì)差壓式流量計(jì)分類，如孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、均速管流量計(jì)等。

二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì)，差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化（系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化）程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表，它既可測(cè)量流量參數(shù)，也可測(cè)量其它參數(shù)（如壓力、物位、密度等）。

差壓式流量計(jì)的檢測(cè)件按其作用原理可分為：節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動(dòng)壓頭式、動(dòng)壓頭增益式及射流式幾大類。

檢測(cè)件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類：標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。

所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無(wú)須經(jīng)實(shí)流標(biāo)定即可確定其流量值和估算測(cè)量誤差。

非標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件是成熟程度較差的，尚未列入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測(cè)件。

差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用最廣泛的流量計(jì)，在各類流量?jī)x表中其使用量占居首位。近年來(lái)，由于各種新型流量計(jì)的問世，它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降，但目前仍是最重要的一類流量計(jì)。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）應(yīng)用最多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)；

（2）應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無(wú)任何一類流量計(jì)可與之相比擬；

（3）檢測(cè)件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn)，便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。

缺點(diǎn)：

（1）測(cè)量精度普遍偏低；

（2）范圍度窄，一般僅3：1~4：1；

（3）現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求高；

（4）壓損大（指孔板、噴嘴等）。

注：一種新型產(chǎn)品：引進(jìn)美國(guó)航天航空局而開發(fā)的平衡流量計(jì)，這種流量計(jì)的測(cè)量精度是傳統(tǒng)節(jié)流裝置的5-10倍，壓力損失1/3。壓力恢復(fù)快2倍，最小直管段可以小至1.5D，安裝和使用方便，大大減少流體運(yùn)行的能力消耗。

應(yīng)用概況：

差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛，在封閉管道的流量測(cè)量中各種對(duì)象都有應(yīng)用，如流體方面：?jiǎn)蜗唷⒒煜?、潔凈、臟污、粘性流等；工作狀態(tài)方面：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等；管徑方面：從幾mm到幾m；流動(dòng)條件方面：亞音速、音速、脈動(dòng)流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計(jì)全部用量的1/4~1/3。

2、浮子流量計(jì)

浮子流量計(jì)，又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì)，是變面積式流量計(jì)的一種，在一根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管中，圓形橫截面的浮子的重力是由液體動(dòng)力承受的，從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。

浮子流量計(jì)是僅次于差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍最寬廣的一類流量計(jì)，特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。

80年代中期，日本、西歐、美國(guó)的銷售金額占流量?jī)x表的15[%]~20[%]。中國(guó)產(chǎn)量1990年估計(jì)在12~14萬(wàn)臺(tái)，其中95[%]以上為玻璃錐管浮子流量計(jì)。

特點(diǎn)：

（1）玻璃錐管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，缺點(diǎn)是耐壓力低，有玻璃管易碎的較大風(fēng)險(xiǎn)；

（2）適用于小管徑和低流速；

（3）壓力損失較低。

3、容積式流量計(jì)

容積式流量計(jì)，又稱定排量流量計(jì)，簡(jiǎn)稱PD流量計(jì)，在流量?jī)x表中是精度的一類。它利用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(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。

容積式流量計(jì)按其測(cè)量元件分類，可分為橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、濕式氣量計(jì)及膜式氣量計(jì)等。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）計(jì)量精度高；

（2）安裝管道條件對(duì)計(jì)量精度沒有影響；

（3）可用于高粘度液體的測(cè)量；

（4）范圍度寬；

（5）直讀式儀表無(wú)需外部能源可直接獲得累計(jì)，總量，清晰明了，操作簡(jiǎn)便。

缺點(diǎn)：

（1）結(jié)果復(fù)雜，體積龐大；

（2）被測(cè)介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大；

（3）不適用于高、低溫場(chǎng)合；

（4）大部分儀表只適用于潔凈單相流體；

（5）產(chǎn)生噪聲及振動(dòng)。

應(yīng)用概況：

容積式流量計(jì)與差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)并列為三類使用量的流量計(jì)，常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)（油品、天然氣等）的總量測(cè)量。

工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家近年P(guān)D流量計(jì)（不包括家用煤氣表和家用水表）的銷售金額占流量?jī)x表的13[%]~23[%]；我國(guó)約占20[%]，1990年產(chǎn)量（不包括家用煤氣表）估計(jì)為34萬(wàn)臺(tái)，其中橢圓齒輪式和腰輪式分別約占70[%]和20[%]。

4、渦輪流量計(jì)

渦輪流量計(jì)，是速度式流量計(jì)中的主要種類，它采用多葉片的轉(zhuǎn)子（渦輪）感受流體平均流速，從而且推導(dǎo)出流量或總量的儀表。

一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成，也可做成整體式。

渦輪流量計(jì)和容積式流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)稱為流量計(jì)中三類重復(fù)性、精度的產(chǎn)品，作為十大類型流量計(jì)之一，其產(chǎn)品已發(fā)展為多品種、多系列批量生產(chǎn)的規(guī)模。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）高精度，在所有流量計(jì)中，屬于最精確的流量計(jì)；

（2）重復(fù)性好；

（3）元零點(diǎn)漂移，抗干擾能力好；

（4）范圍度寬；

（5）結(jié)構(gòu)緊湊。

缺點(diǎn)：

（1）不能長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性；

（2）流體物性對(duì)流量特性有較大影響。

應(yīng)用概況：

渦輪流量計(jì)在以下一些測(cè)量對(duì)象獲得廣泛應(yīng)用：石油、有機(jī)液體、無(wú)機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體統(tǒng)在歐洲和美國(guó)，渦輪流量計(jì)在用量上是僅次于孔板流量計(jì)的天然計(jì)量?jī)x表，僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺(tái)各種尺寸，壓力從0.8~6.5MPa的氣體渦輪流量計(jì)，它們已成為優(yōu)良的天然氣計(jì)量?jī)x表。

5、電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電性液體的儀表。

電磁流量計(jì)有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計(jì)不易應(yīng)用的問題，如臟污流、腐蝕流的測(cè)量。

70、80年代電磁流量在技術(shù)上有重大突破，使它成為應(yīng)用廣泛的一類流量計(jì)，在流量?jī)x表中其使用量百分?jǐn)?shù)不斷上升。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）測(cè)量通道是段光滑直管，不會(huì)阻塞，適用于測(cè)量含固體顆粒的液固二相流體，如紙漿、泥漿、污水等；

（2）不產(chǎn)生流量檢測(cè)所造成的壓力損失，節(jié)能效果好；

（3）所測(cè)得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響；

（4）流量范圍大，口徑范圍寬；

（5）可應(yīng)用腐蝕性流體。

缺點(diǎn)：

（1）不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品；

（2）不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；

（3）不能用于較高溫度。

應(yīng)用概況：

電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程；中小口徑常用于高要求或難測(cè)場(chǎng)合，如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制，造紙工業(yè)測(cè)量紙漿液和黑液，化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液，有色冶金工業(yè)的礦漿；小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場(chǎng)所。

6、渦街流量計(jì)

渦街流量計(jì)是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體，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)排列的游渦的儀表。

渦街流量計(jì)按頻率檢出方式可分為：應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動(dòng)體式、光電式及超聲式等。

渦街流量計(jì)是屬于最年輕的一類流量計(jì)，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計(jì)。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固；

（2）適用流體種類多；

（3）精度較高；

（4）范圍度寬；

（5）壓損小。

缺點(diǎn)：

（1）不適用于低雷諾數(shù)測(cè)量；

（2）需較長(zhǎng)直管段；

（3）儀表系數(shù)較低（與渦輪流量計(jì)相比）；

（4）儀表在脈動(dòng)流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

7、超聲波流量計(jì)

超聲波流量計(jì)是通過檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲束（或超聲脈沖）的作用以測(cè)量流量的儀表。

根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測(cè)的原理超聲流量計(jì)可分為傳播速度差法（直接時(shí)差法、時(shí)差法、相位差法和頻差法）、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。

超聲流量計(jì)和電磁流量計(jì)一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬無(wú)阻礙流量計(jì)，是適于解決流量測(cè)量困難問題的一類流量計(jì)，特別在大口徑流量測(cè)量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）可做非接觸式測(cè)量；

（2）為無(wú)流動(dòng)阻撓測(cè)量，無(wú)壓力損失；

（3）可測(cè)量非導(dǎo)電性液體，對(duì)無(wú)阻撓測(cè)量的電磁流量計(jì)是一種補(bǔ)充。

缺點(diǎn)：

（1）傳播時(shí)間法只能用于清潔液體和氣體；而多普勒法只能用于測(cè)量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體；

（2）多普勒法測(cè)量精度不高。

應(yīng)用概況：

（1）傳播時(shí)間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體。典型應(yīng)用有工廠排放液、：怪液、液化天然氣等；

（2）氣體應(yīng)用方面在高壓天然氣領(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗(yàn)；

（3）多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體，例如：未處理污水、工廠排放液、臟流程液；通常不適用于非常清潔的液體。

8、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱CMF）是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量?jī)x表。

我國(guó)CMF的應(yīng)用起步較晚，近年已有幾家制造廠自行開發(fā)供應(yīng)市場(chǎng)；還有幾家制造廠組建合資企業(yè)或引用國(guó)外技術(shù)生產(chǎn)系列儀表。

9、熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)

熱式流量計(jì)傳感器包含兩個(gè)傳感元件，一個(gè)速度傳感器和一個(gè)溫度傳感器。它們自動(dòng)地補(bǔ)償和校正氣體溫度變化。儀表的電加熱部分將速度傳感器加熱到高于工況溫度的某一個(gè)定值，使速度傳感器和測(cè)量工況溫度的傳感器之間形成恒定溫差。當(dāng)保持溫差不變時(shí)，電加熱消耗的能量，也可以說(shuō)熱消散值，與流過氣體的質(zhì)量流量成正比。

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)即MassFlowMeter（縮寫為MFM），它是氣體流量計(jì)量中新型儀表，區(qū)別于其它氣體流量計(jì)不需要進(jìn)行壓力和溫度修正，直接測(cè)量氣體的質(zhì)量流量，一支傳感器可以做到量程從極低到高量程。它適合單一氣體和固定比例多組份氣體的測(cè)量。

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)是用于測(cè)量和控制氣體質(zhì)量流量的新型儀表。可用于石油、化工、鋼鐵、冶金、電力、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保等工業(yè)部門的空氣、烴類氣體、可燃性氣體、煙道氣體的監(jiān)測(cè)。

特點(diǎn)：

（1）可靠性高，重復(fù)性好，測(cè)量精度高，壓損?。?/P>

（2）無(wú)活動(dòng)部件，量程比寬，響應(yīng)速度快，無(wú)須溫壓補(bǔ)償。

應(yīng)用：

（1）工業(yè)管道中氣體質(zhì)量流量測(cè)量；

（2）煙囪排出的煙氣流速測(cè)量；

（3）煅燒爐煙道氣流量測(cè)量；

（4）燃?xì)膺^程中空氣流量測(cè)量；

（5）壓縮空氣流量測(cè)量；

（6）半道體芯片制造過程中氣體流量測(cè)量；

（7）污水處理中氣體流量測(cè)量；

（8）加熱通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中的氣體流量測(cè)量；

（9）熔劑回收系統(tǒng)氣體流量測(cè)量；

（10）燃燒鍋爐中燃燒氣體流量測(cè)量；

（11）天然氣、火炬氣、氫氣等氣體流量測(cè)量；

（12）啤酒生產(chǎn)過程中二氧化碳?xì)怏w流量測(cè)量；

（13）水泥、卷煙、玻璃廠生產(chǎn)過程中氣體質(zhì)量流量測(cè)量。

10、明渠流量計(jì)

與前述幾種不同，它是在非滿管狀敞開渠道測(cè)量自由表面自然流的流量?jī)x表。

非滿管態(tài)流動(dòng)的水路稱作明渠，測(cè)量明渠中水流流量的稱作明渠流量計(jì)（openchannelflowmeter）。

明渠流量計(jì)除圓形外，還有U字形、梯形、矩形等多種形狀。

明渠流量計(jì)應(yīng)用場(chǎng)所有城市供水引水渠；火電廠引水和排水渠、污水治理流入和排放渠；工礦企業(yè)水排放以及水利工程和農(nóng)業(yè)灌溉用渠道。有人估計(jì)1995臺(tái)，約占流量?jī)x表整體的1.6[%]，但是國(guó)內(nèi)應(yīng)用尚無(wú)估計(jì)數(shù)據(jù)。

研發(fā)

1、靜電流量計(jì)（electrostaticflowmeter）

日本東京技術(shù)學(xué)院研制適用于石油輸送管線低導(dǎo)電液體流量測(cè)量的靜電流量計(jì)。

靜電流量計(jì)的金屬測(cè)量管絕緣地與管系連接，測(cè)量電容器上靜電荷便可知道測(cè)量管內(nèi)的電荷。他們分別作了內(nèi)徑4~8mm銅、不銹鋼等金屬和塑料測(cè)量管儀表的實(shí)流試驗(yàn)，試驗(yàn)表明流量與電荷之間接近于線性。

2、復(fù)合效應(yīng)流量?jī)x表（combinedeffectsmeter）

該儀表的工作原理是基于流體的動(dòng)量和壓力作用于儀表腔體產(chǎn)生的變形，測(cè)量復(fù)合效應(yīng)的變形求取流量。本儀表由美國(guó)GMI工程和管理學(xué)院開發(fā)，已申請(qǐng)兩項(xiàng)專利。

3、轉(zhuǎn)速表式流量傳感器（tachmetricflowratesensor）

它是由俄羅斯科學(xué)工程中心工業(yè)儀表公司開發(fā)，是基于懸浮效應(yīng)理論研制的。該儀表已在若干現(xiàn)場(chǎng)成功的應(yīng)用（例如在核電站安裝2000余臺(tái)測(cè)量熱水流量，連續(xù)使用8年），且還在改進(jìn)以擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)展

1、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)（CMF）：國(guó)外已發(fā)展30余系列，各系列開發(fā)在技術(shù)上著眼點(diǎn)在于流量檢測(cè)測(cè)量管結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)創(chuàng)新；提高儀表零點(diǎn)穩(wěn)定性和精確度等性能；增加測(cè)量管撓度，提高靈敏度；改善測(cè)量管應(yīng)力分布，降低疲勞損壞，加強(qiáng)抗振動(dòng)干擾能力等。

2、電磁流量計(jì)（EMF）：從50年代初進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用以來(lái)，使用領(lǐng)域日益擴(kuò)展，80年代后期起在各國(guó)流量?jī)x表銷售金額中已占16[%]~20[%]。

我國(guó)近年發(fā)展迅速，1994年銷售估計(jì)為6500~7500臺(tái)。國(guó)內(nèi)已生產(chǎn)口徑為2~6m的ENF，并有實(shí)流校驗(yàn)口徑3m的設(shè)備能力。

3、渦街流量計(jì)（USF）：在60年代后期進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，80年代后期起在各國(guó)流量?jī)x表銷售金額中已占4[%]~6[%]。1992年世界范圍估計(jì)銷售量為3.54.8萬(wàn)臺(tái)，同期國(guó)內(nèi)產(chǎn)品估計(jì)在8000~9000臺(tái)。

4、威力巴流量計(jì)：采用了完全符合空氣動(dòng)力學(xué)原理的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是一種在精度、功效及可靠方面達(dá)到了無(wú)比卓越程度的傳感元件。

原理

流量傳感器是新世聯(lián)熱銷的傳感器之一，歡迎來(lái)電咨詢流量傳感器具體的工作原理與流量傳感器應(yīng)用解決方案等。以下是流量傳感器的工作原理大概：

為保證制造業(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)過程中，除了壓力和溫度，流量的測(cè)量也是非常重要的。根據(jù)對(duì)流量進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控或限值監(jiān)控的要求，流量傳感器的輸出信號(hào)可以選擇為對(duì)應(yīng)當(dāng)前流速的模擬量或開關(guān)量。每一種應(yīng)用對(duì)于流量傳感器都有特殊的要求。

流量傳感器主要應(yīng)用于制造業(yè)

各種測(cè)量原理

不同物理原理的電子式或機(jī)械式流量監(jiān)控有各具優(yōu)勢(shì)的測(cè)量方式。如根據(jù)熱傳導(dǎo)原理，介質(zhì)的流速不同，則產(chǎn)生的熱量不同。在線傳感器根據(jù)已知管道的橫截面來(lái)確定流量——首先檢測(cè)流速，然后根據(jù)流速計(jì)算流量。圖爾克FTCI系列流量傳感器可顯示當(dāng)前流量，性能穩(wěn)定，但不同的介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)不同，它通常僅適用于水或加入乙二醇的混合液。依據(jù)克利奧利原理進(jìn)行液體和氣體流量檢測(cè)的質(zhì)量流量計(jì)價(jià)格昂貴。當(dāng)介質(zhì)流過彎管處時(shí)，質(zhì)量流量計(jì)使其產(chǎn)生振蕩，并測(cè)量由此產(chǎn)生的克利奧利力。質(zhì)量流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高，動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍，低壓力損失，同時(shí)適用于氣體和液體。

流量傳感器測(cè)量原理：熱傳導(dǎo)原理，F(xiàn)TCI；電磁感應(yīng)原理，F(xiàn)CMI；渦街原理FCVI。

超聲波流量測(cè)量主要有兩種方法：多普勒法，即利用介質(zhì)反射聲波使頻率發(fā)生改變，聲源和接收聲波的介質(zhì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生頻差。運(yùn)行時(shí)間法，即聲速疊加介質(zhì)流速，若超聲波與水流方向一致，則運(yùn)行時(shí)間短，反之運(yùn)行時(shí)間就長(zhǎng)，流速可由運(yùn)行時(shí)間差運(yùn)算得來(lái)。另一個(gè)重要原理是渦流頻率法，也稱渦街原理，即流體中放置阻流體而形成卡曼渦街，在有一定流量的情況下，阻流體兩側(cè)形成規(guī)則漩渦。圖爾克FCVI渦街流量計(jì)能夠敏銳感知介質(zhì)壓力及溫度的變化，因此非常適合進(jìn)行過程及冷水回路的控制，尤其適合水的監(jiān)測(cè)。差壓法基于柏努利原理——管道交叉部分狹窄，形成管口，由于管道系統(tǒng)中任意位置流量相同，因此形成壓降，根據(jù)柏努利原理可計(jì)算出流量。

基于電磁感應(yīng)原理進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)的流量計(jì)適合檢測(cè)所有電導(dǎo)率大于15μS/cm的可導(dǎo)電液體。在磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)的帶電粒子產(chǎn)生電壓，其大小與介質(zhì)的平均流速成正比，F(xiàn)CMI電磁流量計(jì)測(cè)量精度為測(cè)量值的2[%]，流體中不存在機(jī)械可移動(dòng)部件，另外，彎管處無(wú)需減小管徑，因此不會(huì)產(chǎn)生壓力損失。

水流量傳感器原理

流量傳感器水流量傳感器主要由銅閥體、水流轉(zhuǎn)子組件、穩(wěn)流組件和霍爾元件組成(見圖1)。它裝在熱水器的進(jìn)水端用于測(cè)量進(jìn)水流量。當(dāng)水流過轉(zhuǎn)子組件時(shí),磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),并且轉(zhuǎn)速隨著流量成線性變化?；魻栐敵鱿鄳?yīng)的脈沖信號(hào)反饋給控制器,由控制器判斷水流量的大小,調(diào)節(jié)控制比例閥的電流,從而通過比例閥控制燃?xì)鈿饬?避免燃?xì)鉄崴髟谑褂眠^程中出現(xiàn)夏暖冬涼的現(xiàn)象。水流量傳感器從根本上解決了壓差式水氣聯(lián)動(dòng)閥啟動(dòng)水壓高以及翻板式水閥易誤動(dòng)作出現(xiàn)干燒等缺點(diǎn)。它具有反映靈敏、壽命長(zhǎng)、動(dòng)作迅速、安全可靠、連接方便利啟動(dòng)流量超低(1．5L/min)等優(yōu)點(diǎn),深受廣大用戶喜愛。

水流轉(zhuǎn)子組件主要由渦輪開關(guān)殼、磁性轉(zhuǎn)子、制動(dòng)環(huán)組成。使用水流開關(guān)方式時(shí),其性能優(yōu)于機(jī)械式壓差盤結(jié)構(gòu),且尺寸明顯縮校當(dāng)水流通過渦輪開關(guān)殼,推動(dòng)磁性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),不同磁極靠近霍爾元件時(shí)霍爾元件導(dǎo)通,離開時(shí)霍爾元件斷開。由此,可測(cè)量出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。根據(jù)實(shí)測(cè)的水流量、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和輸出信號(hào)(電壓)的曲線,便可確定出熱水器的啟動(dòng)水壓,以及啟動(dòng)水壓相對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)水流量與轉(zhuǎn)子的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速。由控制電路,便可實(shí)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于啟動(dòng)轉(zhuǎn)速時(shí)熱水器啟動(dòng)工作；在轉(zhuǎn)速小于啟動(dòng)轉(zhuǎn)速時(shí),熱水器停止工作。這樣熱水器啟動(dòng)水壓一般設(shè)定在0．01MPa,啟動(dòng)水流量為3～5L/min(需滿足熱水器標(biāo)準(zhǔn)對(duì)溫升的限制)。另外,由于水在永磁材料磁場(chǎng)切割下,變成磁化水,水中的含氧量增加,使人洗浴后感覺清爽。制動(dòng)環(huán)的作用是停水時(shí),制止高速旋轉(zhuǎn)的磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),終止脈沖信號(hào)輸出。控制器接收不到脈沖信號(hào),立即控制燃?xì)獗壤y關(guān)閥,切斷氣源,防止干燒。

2基本原理

水流量傳感器是利用霍爾元件的霍爾效應(yīng)來(lái)測(cè)量磁性物理量。在霍爾元件的正極串入負(fù)載電阻,同時(shí)通上5V的直流電壓并使電流方向與磁場(chǎng)方向正交。當(dāng)水通過渦輪開關(guān)殼推動(dòng)磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生不同磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),切割磁感應(yīng)線,產(chǎn)生高低脈沖電平。由于霍爾元件的輸出脈沖信號(hào)頻率與磁性轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速又與水流量成正比,根據(jù)水流量的大小啟動(dòng)燃?xì)鉄崴?。其脈沖信號(hào)頻率的經(jīng)驗(yàn)公式見式(1)。

f=8．1q-3(1)

式中：f—脈沖信號(hào)頻率,H2

q—水流量,L/min

由水流量傳感器的反饋信號(hào)通過控制器判斷水流量的值。根據(jù)燃?xì)鉄崴鳈C(jī)型的不同,選擇的啟動(dòng)流量,可實(shí)現(xiàn)超低壓(0．02MPa以下)啟動(dòng)。

3水流量傳感器與水氣聯(lián)動(dòng)閥的比較

壓差式水氣聯(lián)動(dòng)閥的缺點(diǎn)是啟動(dòng)水壓高,而要想降低啟動(dòng)水壓就需要犧牲一定的穩(wěn)流特性(水壓波動(dòng)時(shí)的流量穩(wěn)定能力)。

為了能使兩者兼顧,唯有加大水閥膜片,但這樣隨著閥體的增大成本會(huì)升高,且水流啟動(dòng)壓力指標(biāo)也不能做得太低。對(duì)水流量傳感器,在出水端增加穩(wěn)流組件,利用穩(wěn)流。形圈的幾何尺寸及物理性能,通過試驗(yàn)成功開發(fā)了適用于不同容量熱水器的穩(wěn)流組件,具有很好的穩(wěn)流特性(進(jìn)水壓力在0．1～0．5MPa變化時(shí),出水量變化在3L/min以內(nèi)),保證進(jìn)水壓力變化時(shí),保持流量在一定范圍內(nèi),達(dá)到恒溫效果。

比較壓差式水氣聯(lián)動(dòng)閥與水流量傳感器,可以看出,前者是機(jī)械式,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,體積大,但控制電路簡(jiǎn)單；后者是電氣式,結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,體積小,但控制電路復(fù)雜。更為重要的是前者啟動(dòng)水壓較高,水路系統(tǒng)阻力較大,不宜用在10L/min以上的大容量熱水器AZ；而后者啟動(dòng)水壓低,水路系統(tǒng)阻力小,在10L/min以上的大容量熱水器上已普遍采用。

4結(jié)語(yǔ)

近年來(lái),采用水流量傳感器測(cè)量流量在強(qiáng)排式數(shù)碼恒溫燃?xì)鉄崴髦斜淮罅繎?yīng)用的事實(shí)證明,采用水流量傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、測(cè)量范圍廣等特點(diǎn)。如果能配合燃?xì)獗壤y的氣量比例調(diào)節(jié),就可以實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉄崴髟谌紵^程的全自動(dòng)控制。