第十章 流體參量測

1、第十章第十章 流體參量測量流體參量測量壓力測量和流量測量是工程測試領(lǐng)壓力測量和流量測量是工程測試領(lǐng)域中的一個重要的物理量。域中的一個重要的物理量。 第一節(jié)第一節(jié) 壓力的測量壓力的測量 壓力的定義壓力的定義 流體或固體垂直作用在單位面積（流體或固體垂直作用在單位面積（S S）上的力（）上的力（F F）稱為壓力（稱為壓力（p p），也稱壓強(qiáng)。而工程上則習(xí)慣于稱其為壓力。），也稱壓強(qiáng)。而工程上則習(xí)慣于稱其為壓力。壓力單位是壓力單位是Pa(Pa(帕帕) )，1Pa=1N/m2.1Pa=1N/m2. 1 1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=101325Pa=1.01325=101325Pa=1.01325工程大

2、氣壓工程大氣壓 工程中常采用的壓力有絕對壓力（工程中常采用的壓力有絕對壓力（papa）、表壓力（）、表壓力（pgpg）、）、真空（真空（pvpv）和差壓等幾種。）和差壓等幾種。SFp/ 壓力的分類壓力的分類 壓力：壓力：靜態(tài)壓力和動態(tài)壓力靜態(tài)壓力和動態(tài)壓力 靜態(tài)壓力：不隨時間變化或變化非常緩慢的壓力。靜態(tài)壓力：不隨時間變化或變化非常緩慢的壓力。 動態(tài)壓力：隨時間變化的壓力。動態(tài)壓力：隨時間變化的壓力。 壓力測量方法壓力測量方法 靜態(tài)壓力測量：一般采用壓力表、壓力變送器進(jìn)靜態(tài)壓力測量：一般采用壓力表、壓力變送器進(jìn)行行 測量。測量。 動態(tài)壓力測量動態(tài)壓力測量: :彈性變形測壓法彈性變形測壓法, ,

3、將敏感元件感受將敏感元件感受壓力而產(chǎn)生的彈性變形量轉(zhuǎn)換為電量再進(jìn)行測量。壓力而產(chǎn)生的彈性變形量轉(zhuǎn)換為電量再進(jìn)行測量。一、壓力測量的彈性元件一、壓力測量的彈性元件壓力測量彈性元件通常有壓力測量彈性元件通常有波登管波登管、膜片膜片、波紋管波紋管等。等。利用彈性敏感元件的應(yīng)力應(yīng)變特性利用彈性敏感元件的應(yīng)力應(yīng)變特性 彈性敏感元件在被測壓力作用下產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)彈性敏感元件在被測壓力作用下產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變，利用應(yīng)力、應(yīng)變來測量壓力的，如應(yīng)變式壓力傳變，利用應(yīng)力、應(yīng)變來測量壓力的，如應(yīng)變式壓力傳感器等；感器等；利用彈性敏感元件的壓力集中力特性利用彈性敏感元件的壓力集中力特性 彈性敏感元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成集中力，

4、利用彈性敏感元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成集中力，利用測量集中力來測量壓力的，如壓電式壓力傳感器；測量集中力來測量壓力的，如壓電式壓力傳感器；利用彈性敏感元件的壓力位移特性利用彈性敏感元件的壓力位移特性 將被測壓力轉(zhuǎn)換為彈性敏感元件的位移來測量將被測壓力轉(zhuǎn)換為彈性敏感元件的位移來測量的，如電容式壓力傳感器；的，如電容式壓力傳感器；波紋管波紋管波登管波登管波登管波登管二、常用壓力傳感器二、常用壓力傳感器 1. 1. 應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器(1) (1) 膜片應(yīng)變式壓力傳感器的主要元件是含有半導(dǎo)體應(yīng)膜片應(yīng)變式壓力傳感器的主要元件是含有半導(dǎo)體應(yīng)變片的特殊膜片，利用壓阻效應(yīng)工作。變片的特殊膜片，利用壓

5、阻效應(yīng)工作。 該傳感器的彈性敏感元件是該傳感器的彈性敏感元件是周邊固定的平圓膜片，在上周邊固定的平圓膜片，在上面粘貼一個組合應(yīng)變片，當(dāng)面粘貼一個組合應(yīng)變片，當(dāng)膜片在被測壓力作用下發(fā)生膜片在被測壓力作用下發(fā)生彈性變形時，應(yīng)變片也發(fā)生彈性變形時，應(yīng)變片也發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使應(yīng)變片相應(yīng)的變化，從而使應(yīng)變片的阻值發(fā)生變化，由四個電的阻值發(fā)生變化，由四個電阻組成的電橋就有相應(yīng)的輸阻組成的電橋就有相應(yīng)的輸出信號。出信號。rr、tt徑向、切向應(yīng)變；徑向、切向應(yīng)變；p p被測流體壓力被測流體壓力(Pa)(Pa)；E E材料彈性模量材料彈性模量(N/m2)(N/m2)；材料泊桑比；材料泊桑比；h h膜片厚度膜

6、片厚度(m)(m)；R R膜片半徑膜片半徑(m)(m)；r r膜片任意位置的半徑膜片任意位置的半徑(m)(m)。工作過程工作過程 被測壓力被測壓力 作用作用 膜片膜片 膜片應(yīng)變膜片應(yīng)變 電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片 電阻變化電阻變化 電量的輸出電量的輸出粘粘外接電路外接電路（2 2） 筒式應(yīng)變壓力傳感器筒式應(yīng)變壓力傳感器膜片式壓力傳感器是作為腔體膜片式壓力傳感器是作為腔體的密封元件?？梢栽谀て砻娴拿芊庠??？梢栽谀て砻嬲迟N應(yīng)變片測量應(yīng)變。粘貼應(yīng)變片測量應(yīng)變。膜片式壓力傳感器膜片式壓力傳感器一般膜片式壓力傳感器是作為腔體的密封元件。膜片中心在一般膜片式壓力傳感器是作為腔體的密封元件。膜片中心在流體壓

7、力作用下產(chǎn)生位移，可以用位移傳感器測量該位移。流體壓力作用下產(chǎn)生位移，可以用位移傳感器測量該位移。 式中式中 E E材料的彈性模量材料的彈性模量(N/m2)(N/m2)；材料的泊桑比；材料的泊桑比；h h膜片厚度膜片厚度(m)(m)；R R膜片半徑膜片半徑(m)(m)ycyc膜片中心位移膜片中心位移(m)(m)。當(dāng)當(dāng)ycyc/h1/3/h1/3時，時，( (ycyc/h)3(/h)3(ycyc/h)/h)，故可忽略高次，故可忽略高次項(xiàng)，項(xiàng)，p p與與ycyc近似成線性關(guān)系。近似成線性關(guān)系。2 2、 壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器低壓腔硅杯引線高壓腔硅膜片壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示。其核心部分

8、是一圓形壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示。其核心部分是一圓形的硅膜片。在沿某晶向切割的的硅膜片。在沿某晶向切割的N N型硅膜片上擴(kuò)散四個型硅膜片上擴(kuò)散四個阻值相等的阻值相等的P P型電阻，構(gòu)成平衡電橋。硅膜片周邊用型電阻，構(gòu)成平衡電橋。硅膜片周邊用硅杯固定，其下部是與被測系統(tǒng)相連的高壓腔，上部硅杯固定，其下部是與被測系統(tǒng)相連的高壓腔，上部為低壓腔，通常與大氣相通。在被測壓力作用下，膜為低壓腔，通常與大氣相通。在被測壓力作用下，膜片產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，片產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，P P型電阻產(chǎn)生壓阻效應(yīng)，其電阻型電阻產(chǎn)生壓阻效應(yīng)，其電阻發(fā)生相對變化。發(fā)生相對變化。3 壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器膜片式壓電傳感器

9、膜片式壓電傳感器因此，在性能穩(wěn)定性和勤務(wù)性上都大大優(yōu)于活塞式結(jié)構(gòu)，目因此，在性能穩(wěn)定性和勤務(wù)性上都大大優(yōu)于活塞式結(jié)構(gòu)，目前正在逐漸取代后者。由于膜片質(zhì)量小，和壓電元件相比，前正在逐漸取代后者。由于膜片質(zhì)量小，和壓電元件相比，剛度也很小，如果提供合適的預(yù)緊力，傳感器的固有頻率可剛度也很小，如果提供合適的預(yù)緊力，傳感器的固有頻率可達(dá)達(dá)100kHz100kHz以上。以上。 膜片式壓電測壓傳感器膜片式壓電測壓傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。它用金屬結(jié)構(gòu)示意圖。它用金屬膜片代替活塞，膜片起膜片代替活塞，膜片起著傳遞壓力、實(shí)現(xiàn)預(yù)壓著傳遞壓力、實(shí)現(xiàn)預(yù)壓和密封三個作用。膜片和密封三個作用。膜片用微束等離子焊和本體用微束等離

10、子焊和本體焊接，整個結(jié)構(gòu)是密封焊接，整個結(jié)構(gòu)是密封的。的?；钊綁弘妭鞲衅骰钊綁弘妭鞲衅骰钊綁弘妷毫鞲衅鞯慕Y(jié)構(gòu)示意圖。該傳感器主要由傳感器本體、活活塞式壓電壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。該傳感器主要由傳感器本體、活塞、砧盤、晶體、導(dǎo)電片、引出導(dǎo)線等組成。傳感器在裝配時用頂螺絲塞、砧盤、晶體、導(dǎo)電片、引出導(dǎo)線等組成。傳感器在裝配時用頂螺絲給晶片組件一定的預(yù)緊力，以保證活塞、砧盤、晶片、導(dǎo)電片之間壓緊，給晶片組件一定的預(yù)緊力，以保證活塞、砧盤、晶片、導(dǎo)電片之間壓緊，避免受沖擊時因有間隙而使晶片損壞，并可提高傳感器的固有頻率。測避免受沖擊時因有間隙而使晶片損壞，并可提高傳感器的固有頻率。測量時，傳感

11、器通過螺紋安裝到測壓孔上，錐面起密封作用。被測壓力作量時，傳感器通過螺紋安裝到測壓孔上，錐面起密封作用。被測壓力作用在活塞的端面上，并通過活塞的另一頭把壓力傳送到壓電晶體上。用在活塞的端面上，并通過活塞的另一頭把壓力傳送到壓電晶體上。測氣體壓力的電感傳感器測氣體壓力的電感傳感器( (自感型自感型) )電感式壓力傳感器電感式壓力傳感器電感式壓力傳感器一般由兩部分組成，一部分是彈性元件，電感式壓力傳感器一般由兩部分組成，一部分是彈性元件，用來感受壓力并把壓力轉(zhuǎn)換成位移量，另一部分是由線圈和用來感受壓力并把壓力轉(zhuǎn)換成位移量，另一部分是由線圈和銜鐵組成的電感式傳感器?？煞譃樽愿行秃筒顒幼儔浩餍?。銜鐵組

12、成的電感式傳感器?？煞譃樽愿行秃筒顒幼儔浩餍汀?圖為其結(jié)構(gòu)原理圖。為由膜盒圖為其結(jié)構(gòu)原理圖。為由膜盒與變氣隙自感傳感器構(gòu)成的壓與變氣隙自感傳感器構(gòu)成的壓力傳感器，流體壓力使膜盒變力傳感器，流體壓力使膜盒變形，從而推動固定在膜盒自由形，從而推動固定在膜盒自由端的銜鐵上移引起電感變化。端的銜鐵上移引起電感變化。 被測壓力被測壓力 作用作用 膜片膜片 電感變化電感變化( () 外接電路外接電路電量的輸出電量的輸出0LL差動變壓器式微壓傳感器差動變壓器式微壓傳感器圖為膜盒與差動變壓器構(gòu)圖為膜盒與差動變壓器構(gòu)成的微壓力傳感器。銜鐵成的微壓力傳感器。銜鐵固定在膜盒的自由端。無固定在膜盒的自由端。無壓力時，

13、銜鐵在差動變壓壓力時，銜鐵在差動變壓器線圈的中部，輸出電壓器線圈的中部，輸出電壓為零，當(dāng)被測壓力通過接為零，當(dāng)被測壓力通過接頭輸入膜盒后，膜盒變形頭輸入膜盒后，膜盒變形推動銜鐵移動，使差動變推動銜鐵移動，使差動變壓器輸出正比與被測壓力壓器輸出正比與被測壓力的電壓。的電壓。測壓系統(tǒng)的定度（標(biāo)定）測壓系統(tǒng)的定度（標(biāo)定）靜態(tài)標(biāo)定和動態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定和動態(tài)標(biāo)定 靜態(tài)標(biāo)定的目的靜態(tài)標(biāo)定的目的: :確定系統(tǒng)靜態(tài)特性指標(biāo)，如線性度、靈敏確定系統(tǒng)靜態(tài)特性指標(biāo)，如線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等。度、滯后和重復(fù)性等。 動態(tài)標(biāo)定的目的動態(tài)標(biāo)定的目的: :確定系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)，如頻率響應(yīng)函確定系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)，如頻

14、率響應(yīng)函數(shù)、時間常數(shù)、固有頻率及阻尼比等。數(shù)、時間常數(shù)、固有頻率及阻尼比等。1 1、測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定、測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定常用的靜壓發(fā)生裝置有：活塞式壓力發(fā)生器、杠桿式壓力常用的靜壓發(fā)生裝置有：活塞式壓力發(fā)生器、杠桿式壓力發(fā)生器及彈簧測力計(jì)式壓力發(fā)生器。發(fā)生器及彈簧測力計(jì)式壓力發(fā)生器。被標(biāo)定的壓力傳感器或壓力儀表安裝在壓力計(jì)的接頭上。被標(biāo)定的壓力傳感器或壓力儀表安裝在壓力計(jì)的接頭上。當(dāng)轉(zhuǎn)動手輪時，加壓油缸的活塞往前移動使油缸增壓，并當(dāng)轉(zhuǎn)動手輪時，加壓油缸的活塞往前移動使油缸增壓，并把壓力傳至各部分。當(dāng)壓力達(dá)到一定值時，將精密活塞連把壓力傳至各部分。當(dāng)壓力達(dá)到一定值時，將精密活塞連同上面所加的標(biāo)

15、準(zhǔn)砝碼頂起，輕輕轉(zhuǎn)動砝碼盤，使精密活同上面所加的標(biāo)準(zhǔn)砝碼頂起，輕輕轉(zhuǎn)動砝碼盤，使精密活塞與砝碼旋轉(zhuǎn)，以減小活塞與缸體之間的磨擦力。此時油塞與砝碼旋轉(zhuǎn)，以減小活塞與缸體之間的磨擦力。此時油壓與砝碼（連同活塞）的重力相平衡。壓與砝碼（連同活塞）的重力相平衡。 傳感器或壓力儀表受到的壓力等于砝碼（連同活塞）的重力與活塞的有效面積之比可表示為 p為油缸的壓力（Pa）；m1為標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量（kg）；m2為活塞的質(zhì)量（kg）；D為活塞的直徑（m）；g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋╩/s2）。221)(4Dmmgp壓力標(biāo)定過程壓力標(biāo)定過程 標(biāo)定時，以一定的壓力間距逐點(diǎn)加壓，記錄下所加的壓力值Pi，以及相應(yīng)的記錄儀器的

16、電壓偏移量Vi，標(biāo)定時所施加的最大壓力應(yīng)略大于待測壓力的最大值。然后，再逐次減小壓力，記錄下測壓系統(tǒng)記錄儀器的電壓偏移量Vi，并重復(fù)3-5次。測壓系統(tǒng)的動態(tài)標(biāo)定測壓系統(tǒng)的動態(tài)標(biāo)定要獲得一個令人滿意的周期或階躍的壓力源；要獲得一個令人滿意的周期或階躍的壓力源；動態(tài)壓力源的分類如下：動態(tài)壓力源的分類如下： 穩(wěn)態(tài)周期性壓力源穩(wěn)態(tài)周期性壓力源：活塞與缸筒、凸輪控制噴嘴、聲：活塞與缸筒、凸輪控制噴嘴、聲諧振器、驗(yàn)音盤等；諧振器、驗(yàn)音盤等； 非穩(wěn)態(tài)壓力源非穩(wěn)態(tài)壓力源：快速卸荷閥、脈沖膜片、閉式爆炸器、：快速卸荷閥、脈沖膜片、閉式爆炸器、激波管及落錘液壓動標(biāo)裝置等；激波管及落錘液壓動標(biāo)裝置等；1 1穩(wěn)態(tài)標(biāo)定

17、法穩(wěn)態(tài)標(biāo)定法 常見的活塞和缸筒裝置就是一種簡單的穩(wěn)態(tài)周期性校常見的活塞和缸筒裝置就是一種簡單的穩(wěn)態(tài)周期性校準(zhǔn)壓力源?；钊\(yùn)動源的一種變型是傳動膜片、膜盒或彈準(zhǔn)壓力源。活塞運(yùn)動源的一種變型是傳動膜片、膜盒或彈簧管，通過連桿與管端連接的偏心輪使彈簧管彎曲，這樣簧管，通過連桿與管端連接的偏心輪使彈簧管彎曲，這樣來使用彈簧管，效果很好。來使用彈簧管，效果很好。 2 2非穩(wěn)態(tài)標(biāo)定非穩(wěn)態(tài)標(biāo)定 采用穩(wěn)態(tài)周期性壓力源來確定壓力系統(tǒng)的動態(tài)特性時，往往受到所能產(chǎn)生的壓力幅值和頻率的限制。高壓和穩(wěn)態(tài)頻率很難同時獲得。為此，在較高壓力振幅范圍內(nèi)，為了確定壓力傳感器的高頻響應(yīng)特性，必須借助于階躍函數(shù)理論。 可采用各種方

18、法來產(chǎn)生所需要的脈沖。最簡單的一種方法是在液壓源與傳感器之間使用一個快速卸荷閥，從0上升到90%的全壓力的時間為10ms。 采用脈沖膜片也可獲得階躍壓力。用薄塑料膜片或塑料薄板。把兩個空腔隔開，由撞針或尖刀使膜片產(chǎn)生機(jī)械損壞。由此發(fā)現(xiàn)，降壓而不是升壓，可產(chǎn)生一個更接近理想的階躍函數(shù)。降壓時間約為0.25ms。 激波管能產(chǎn)生非常接近的瞬態(tài)“標(biāo)準(zhǔn)”壓力。激波管的結(jié)構(gòu)十分簡單，它是一根兩端封閉的長管，用膜片分成兩個獨(dú)立空腔。激波管激波管 用激波管標(biāo)定壓力（或力）傳感器是目前最常用的方法。用激波管標(biāo)定壓力（或力）傳感器是目前最常用的方法。它具有以下特點(diǎn)：壓力幅度范圍寬，便于改變壓力值；頻它具有以下特點(diǎn)

19、：壓力幅度范圍寬，便于改變壓力值；頻率范圍廣（率范圍廣（2kHz2.5MHz2kHz2.5MHz）；便于分析研究和數(shù)據(jù)處理。）；便于分析研究和數(shù)據(jù)處理。激波管是產(chǎn)生激波的核心部分，由高壓室激波管是產(chǎn)生激波的核心部分，由高壓室1 1和低壓室和低壓室2 2組成。組成。1 1、2 2之間由鋁或塑料膜片之間由鋁或塑料膜片3 3隔開，激波壓力的大小由膜片的厚度來隔開，激波壓力的大小由膜片的厚度來決定。標(biāo)定時根據(jù)要求對高、低壓室充以壓力不同的壓縮氣體決定。標(biāo)定時根據(jù)要求對高、低壓室充以壓力不同的壓縮氣體（通常采用壓縮空氣），低壓室一般為一個大氣壓，僅給高壓（通常采用壓縮空氣），低壓室一般為一個大氣壓，僅給

20、高壓室充以高壓氣體。當(dāng)高、低壓室的壓力差達(dá)到一定程度時膜片室充以高壓氣體。當(dāng)高、低壓室的壓力差達(dá)到一定程度時膜片破裂，高壓氣體迅速膨脹進(jìn)入低壓室，形成激波。該激波的波破裂，高壓氣體迅速膨脹進(jìn)入低壓室，形成激波。該激波的波陣面壓力保持恒定，接近理想的階躍波，并以超音速施加于被陣面壓力保持恒定，接近理想的階躍波，并以超音速施加于被標(biāo)定的傳感器上。傳感器在激波的激勵下按固有頻率產(chǎn)生一個標(biāo)定的傳感器上。傳感器在激波的激勵下按固有頻率產(chǎn)生一個衰減振蕩。如圖衰減振蕩。如圖13-2013-20所示。其波形由顯示系統(tǒng)記錄下來，以所示。其波形由顯示系統(tǒng)記錄下來，以供確定傳感器的動態(tài)特性之用。供確定傳感器的動態(tài)特

21、性之用。 13 14 3 4 5 7 61210118912激波管標(biāo)定裝置系統(tǒng)原理框圖激波管標(biāo)定裝置系統(tǒng)原理框圖1-1-激波管的高壓室激波管的高壓室 2-2-激波管的低壓室激波管的低壓室3-3-激波管高低壓室間的膜片激波管高低壓室間的膜片 4-4-側(cè)面被標(biāo)定的傳感器側(cè)面被標(biāo)定的傳感器5-5-底面被標(biāo)定的傳感器底面被標(biāo)定的傳感器 6 6、7-7-各為測速壓力傳感器各為測速壓力傳感器8-8-測速前置級測速前置級 9-9-數(shù)字式頻率計(jì)數(shù)字式頻率計(jì) 10-10-測壓前置級測壓前置級11-11-記錄記憶裝置記錄記憶裝置 12-12-氣源氣源 13-13-氣壓表氣壓表 14-14-泄氣門泄氣門第二節(jié)第二節(jié)

22、 流量的測量流量的測量 流量的概念：流量的概念：流體在流體在單位時間內(nèi)單位時間內(nèi)流經(jīng)某一有效截面的體積或質(zhì)量，流經(jīng)某一有效截面的體積或質(zhì)量，前者稱體積流量（前者稱體積流量（m3/s)m3/s)，后者稱質(zhì)量流量，后者稱質(zhì)量流量(kg/s)(kg/s)。通常流體流量有體積流量通常流體流量有體積流量qvqv和質(zhì)量流量和質(zhì)量流量qmqm之分，它們之間之分，它們之間的關(guān)系為的關(guān)系為: : vmqq為流體的密度為流體的密度 在某一段時間內(nèi)流體流量的總和，稱為總流量。在某一段時間內(nèi)流體流量的總和，稱為總流量。 如果在截面上速度分布是均勻的，則：如果在截面上速度分布是均勻的，則：fvvAq一、常用的流量計(jì)一、

23、常用的流量計(jì) 1 1 壓差式流量計(jì)壓差式流量計(jì) 節(jié)流式流量計(jì)主要由兩部分節(jié)流式流量計(jì)主要由兩部分組成：節(jié)流裝置和測量靜壓組成：節(jié)流裝置和測量靜壓差的差壓計(jì)。差的差壓計(jì)。 節(jié)流裝置是安裝在流體節(jié)流裝置是安裝在流體管道中，使流體的流通截面管道中，使流體的流通截面發(fā)生變化，引起流體靜壓變發(fā)生變化，引起流體靜壓變化的一種裝置。常用的節(jié)流化的一種裝置。常用的節(jié)流裝置有文丘利管、噴嘴和孔裝置有文丘利管、噴嘴和孔板，如圖所示。板，如圖所示。 當(dāng)充滿圓管的流體流經(jīng)在管道內(nèi)部安裝當(dāng)充滿圓管的流體流經(jīng)在管道內(nèi)部安裝的節(jié)流裝置時，流束將在節(jié)流件處形成的節(jié)流裝置時，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，使流速增大，靜壓力降低

24、局部收縮，使流速增大，靜壓力降低，于是在節(jié)流件于是在節(jié)流件前后前后產(chǎn)生產(chǎn)生壓力差壓力差該壓力該壓力差通過差壓計(jì)檢出流體的體積流量或差通過差壓計(jì)檢出流體的體積流量或質(zhì)量流量與差壓計(jì)所測得的差壓值有確質(zhì)量流量與差壓計(jì)所測得的差壓值有確定的數(shù)值關(guān)系。定的數(shù)值關(guān)系。當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)節(jié)流件時，流束將在節(jié)流件處形成局當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)節(jié)流件時，流束將在節(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，流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，前后便產(chǎn)生了壓差，流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，因而可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。壓差流量計(jì)原理因而可依據(jù)壓差來

25、衡量流量的大小。壓差流量計(jì)原理與壓力分布情況如圖所示。與壓力分布情況如圖所示。 流體的體積流量或質(zhì)量流量與差壓計(jì)所測得的差壓值有確流體的體積流量或質(zhì)量流量與差壓計(jì)所測得的差壓值有確定的數(shù)值關(guān)系。定的數(shù)值關(guān)系。)(/2210PPaEAqVaa流量系數(shù)流量系數(shù) EE流體壓縮系數(shù)。對不可壓縮流體，流體壓縮系數(shù)。對不可壓縮流體，E=1E=1；對可壓縮流；對可壓縮流體，體，E1E1； A0A0孔板的最小截面積孔板的最小截面積 為流體的密度為流體的密度 常用的常用的節(jié)流裝置節(jié)流裝置有標(biāo)準(zhǔn)孔板，噴嘴和文杜里管等。有標(biāo)準(zhǔn)孔板，噴嘴和文杜里管等。 文丘利管文丘利管壓力損失壓力損失最最小小，而孔板，而孔板壓力損失

26、壓力損失最最大大。管道內(nèi)置入一阻力體。管道內(nèi)置入一阻力體。流量流量大小大小阻力體阻力體受力變化受力變化阻力體阻力體 運(yùn)運(yùn)動位置變動位置變化化根據(jù)阻力體不同，這類流量計(jì)有：根據(jù)阻力體不同，這類流量計(jì)有： 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子( (浮子浮子) )流量計(jì)流量計(jì) 靶式流量計(jì)靶式流量計(jì)2.2.轉(zhuǎn)子流量計(jì)（浮子流量計(jì)）轉(zhuǎn)子流量計(jì)（浮子流量計(jì)） 轉(zhuǎn)子流量計(jì)又名轉(zhuǎn)子流量計(jì)又名浮子流量計(jì)或面積浮子流量計(jì)或面積流量計(jì)流量計(jì)。具有結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)。具有結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)方便，對儀表前后直管段長度要求方便，對儀表前后直管段長度要求不高，壓力損失小且恒定，測量范不高，壓力損失小且恒定，測量范圍比較寬，工作可靠且線性刻度，圍比較寬

27、，工作可靠且線性刻度，可測氣體、蒸汽可測氣體、蒸汽( (電、氣遠(yuǎn)傳金屬浮電、氣遠(yuǎn)傳金屬浮子流量計(jì)子流量計(jì)) )和液體的流量，適用性廣和液體的流量，適用性廣等特點(diǎn)等特點(diǎn)當(dāng)被測流體自錐管下端流入流量計(jì)時，由于流體的作用，浮子上下端面當(dāng)被測流體自錐管下端流入流量計(jì)時，由于流體的作用，浮子上下端面產(chǎn)生一差壓，該差壓即為浮子的上升力。當(dāng)差壓值大于浸在流體中浮子產(chǎn)生一差壓，該差壓即為浮子的上升力。當(dāng)差壓值大于浸在流體中浮子的重量時，浮子開始上升。隨著浮子的上升浮子最大外徑與錐管之間的重量時，浮子開始上升。隨著浮子的上升浮子最大外徑與錐管之間的環(huán)形面積逐漸增大，流體的流速則相應(yīng)下降，作用在浮子上的上升力的環(huán)

28、形面積逐漸增大，流體的流速則相應(yīng)下降，作用在浮子上的上升力逐漸減小，直至上升力等于浸在流體中的浮子的重量時，浮子便穩(wěn)定在逐漸減小，直至上升力等于浸在流體中的浮子的重量時，浮子便穩(wěn)定在某一高度上。這時浮子在錐管中的高度與所通過的流量有對應(yīng)的關(guān)系。某一高度上。這時浮子在錐管中的高度與所通過的流量有對應(yīng)的關(guān)系。00)(2)tan2(fffAgvvhrq只要保持流量系數(shù)只要保持流量系數(shù)a a為常數(shù)，則流量與浮子為常數(shù)，則流量與浮子高度高度h h之間就存在一一對應(yīng)的近似線性關(guān)之間就存在一一對應(yīng)的近似線性關(guān)系顯然，對于不同的流體，由于密度發(fā)系顯然，對于不同的流體，由于密度發(fā)生變化，所以生變化，所以q qv

29、 v與與h h之間的對應(yīng)關(guān)系也將發(fā)之間的對應(yīng)關(guān)系也將發(fā)生變化。生變化。3.3.靶式流量計(jì)靶式流量計(jì)靶式流量計(jì)是以管內(nèi)流動的流體給靶式流量計(jì)是以管內(nèi)流動的流體給予插入管中的靶的推力予插入管中的靶的推力F F來測量流來測量流量的一種測量裝置。它的結(jié)構(gòu)原理量的一種測量裝置。它的結(jié)構(gòu)原理如圖所示。當(dāng)被測流體通過裝有圓如圖所示。當(dāng)被測流體通過裝有圓靶的管道時，流體沖擊圓靶使其受靶的管道時，流體沖擊圓靶使其受推力推力F F作用，經(jīng)杠桿將力傳遞給粘作用，經(jīng)杠桿將力傳遞給粘有應(yīng)變片的懸臂梁（也可采用其它有應(yīng)變片的懸臂梁（也可采用其它形式的力傳感器）。這樣應(yīng)變電橋形式的力傳感器）。這樣應(yīng)變電橋就輸就輸 出與力出

30、與力F F成正比的電壓。由測成正比的電壓。由測得的得的F F值就可根據(jù)下述關(guān)系確定流值就可根據(jù)下述關(guān)系確定流量的大小。量的大小。212vFA式中，式中，F(xiàn) F為靶受到流體的阻力；為靶受到流體的阻力； 為阻力系數(shù)；為阻力系數(shù)；A A1 1為靶迎流為靶迎流面積，面積，d d為靶直徑；為靶直徑；v v為靶和管壁間環(huán)面積中的平均流速；為靶和管壁間環(huán)面積中的平均流速； 為介為介質(zhì)密度。質(zhì)密度。2114Ad靶式流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖所示，在被測管道中心迎著流速方靶式流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖所示，在被測管道中心迎著流速方向安裝一個靶，當(dāng)介質(zhì)流過時，靶受到流體的作用力。向安裝一個靶，當(dāng)介質(zhì)流過時，靶受到流體的作用力。流量與

31、靶輸出力流量與靶輸出力F F的平方根成正比測量靶所受的力的平方根成正比測量靶所受的力F F，就可以測定被測介質(zhì)的流量，就可以測定被測介質(zhì)的流量在管道中心安放一個渦輪，兩在管道中心安放一個渦輪，兩端由軸承支撐。當(dāng)流體通過管端由軸承支撐。當(dāng)流體通過管道時，沖擊渦輪葉片，對渦輪道時，沖擊渦輪葉片，對渦輪產(chǎn)生驅(qū)動力矩，使渦輪克服摩產(chǎn)生驅(qū)動力矩，使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。在一定的流量范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)。在一定的流量范圍內(nèi)，渦渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比。正比。由此，流體流速可通過由此，流體流速可通過渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到，從而渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度

32、得到，從而可以計(jì)算得到通過管道的流體可以計(jì)算得到通過管道的流體流量。流量。qv=f/Kf流量計(jì)輸出信號的頻率；流量計(jì)輸出信號的頻率；K流量計(jì)的儀表系數(shù)；流量計(jì)的儀表系數(shù)；1 1） 高精確度，基本誤差可達(dá)高精確度，基本誤差可達(dá)0.250.251.51.5，在所，在所有流量計(jì)中，它屬于最精確的。有流量計(jì)中，它屬于最精確的。2 2） 重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達(dá)重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達(dá)0.050.05-0.2-0.2；3 3） 輸出脈沖頻率信號，無零點(diǎn)漂移，抗干擾能力強(qiáng)。輸出脈沖頻率信號，無零點(diǎn)漂移，抗干擾能力強(qiáng)。4 4） 測量范圍度寬，中大口徑可達(dá)測量范圍度寬，中大口徑可達(dá)40:1-10:140:1-

33、10:1。5 5） 結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便。結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便。6 6） 適用高壓測量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓適用高壓測量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表。型儀表。7 7） 難以長期保持校準(zhǔn)特性，需要定期校驗(yàn)。難以長期保持校準(zhǔn)特性，需要定期校驗(yàn)。容積式流量計(jì)容積式流量計(jì) 這類儀表用儀表內(nèi)的一個固定容量的容積連這類儀表用儀表內(nèi)的一個固定容量的容積連續(xù)地測量被測介質(zhì)，最后根據(jù)定量容積稱量續(xù)地測量被測介質(zhì)，最后根據(jù)定量容積稱量的次數(shù)來決定流過的總量。習(xí)慣上人們把計(jì)的次數(shù)來決定流過的總量。習(xí)慣上人們把計(jì)量表也稱為流量計(jì)。根據(jù)它的結(jié)構(gòu)不同，這量表也稱為流量計(jì)。根據(jù)它的結(jié)構(gòu)不同，

34、這類儀表主要有類儀表主要有橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量汁、橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量汁、活塞式流量計(jì)活塞式流量計(jì)等。等。橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)其主要部分是殼體和裝在殼體內(nèi)其主要部分是殼體和裝在殼體內(nèi)的一對相互嚙合的橢圓齒輪，它的一對相互嚙合的橢圓齒輪，它們與蓋板構(gòu)成了一密閉的流體計(jì)們與蓋板構(gòu)成了一密閉的流體計(jì) 量空間，流體的進(jìn)出口分別位于量空間，流體的進(jìn)出口分別位于兩個橢圓齒輪軸線構(gòu)成平面的兩兩個橢圓齒輪軸線構(gòu)成平面的兩側(cè)殼體上，如圖所示。側(cè)殼體上，如圖所示。 流體進(jìn)入流量計(jì)時，進(jìn)出口壓力差流體進(jìn)入流量計(jì)時，進(jìn)出口壓力差Dp=p1-p2Dp=p1-p2的存在，使得橢的存在，使得橢 圓齒輪受到力

35、矩的作用而轉(zhuǎn)動。圓齒輪受到力矩的作用而轉(zhuǎn)動。A A、B B兩輪交替帶動，以橢圓兩輪交替帶動，以橢圓齒輪與殼體間固定的月牙型計(jì)量空間為計(jì)量單位，不斷地把齒輪與殼體間固定的月牙型計(jì)量空間為計(jì)量單位，不斷地把入口處的流體送到出口。圖入口處的流體送到出口。圖 所示僅為橢圓齒輪轉(zhuǎn)動所示僅為橢圓齒輪轉(zhuǎn)動1/41/4周的周的情況，相應(yīng)排出的流體量為一個月牙型空腔容積。所以，橢情況，相應(yīng)排出的流體量為一個月牙型空腔容積。所以，橢圓齒輪每轉(zhuǎn)一周所排流體的容積為固定的月牙型圓齒輪每轉(zhuǎn)一周所排流體的容積為固定的月牙型 計(jì)量空間容計(jì)量空間容積積V0V0的的4 4倍。若橢圓齒輪倍。若橢圓齒輪 的轉(zhuǎn)數(shù)為的轉(zhuǎn)數(shù)為n n，則

36、通過橢圓齒，則通過橢圓齒 輪流量輪流量計(jì)的流量為計(jì)的流量為: : 已知排量已知排量q q值的橢圓齒輪流量計(jì)，只要測量出轉(zhuǎn)數(shù)值的橢圓齒輪流量計(jì)，只要測量出轉(zhuǎn)數(shù)n n，便可，便可確定通過流量計(jì)的流量大小。確定通過流量計(jì)的流量大小。 腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì) 腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)對流體腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)對流體的計(jì)量過程，同橢圓齒的計(jì)量過程，同橢圓齒輪流量計(jì)相類似，是通輪流量計(jì)相類似，是通過腰輪（轉(zhuǎn)子）與殼體過腰輪（轉(zhuǎn)子）與殼體之間所形成的固定計(jì)量之間所形成的固定計(jì)量空間來實(shí)現(xiàn)的。每當(dāng)腰空間來實(shí)現(xiàn)的。每當(dāng)腰輪轉(zhuǎn)過一圈，便排出四輪轉(zhuǎn)過一圈，便排出四個固定計(jì)量體積的流體，個固定計(jì)量體積的流體，只要記下腰輪的轉(zhuǎn)動

37、轉(zhuǎn)只要記下腰輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)數(shù)，就可得到被測流體數(shù)，就可得到被測流體的體積流量。的體積流量。 已知排量已知排量q q值的腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)，只要測量出轉(zhuǎn)數(shù)值的腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)，只要測量出轉(zhuǎn)數(shù)n n，便可，便可確定通過流量計(jì)的流量大小。確定通過流量計(jì)的流量大小。 上述兩種轉(zhuǎn)子型式的上述兩種轉(zhuǎn)子型式的容積流顯計(jì)容積流顯計(jì)，可用于各，可用于各種液體流量的測量，尤其是用于油流量的準(zhǔn)確種液體流量的測量，尤其是用于油流量的準(zhǔn)確測量，在高壓力、大流量的氣體流量測量中，測量，在高壓力、大流量的氣體流量測量中，這類流量計(jì)也有應(yīng)用由容積流量計(jì)的外伸軸這類流量計(jì)也有應(yīng)用由容積流量計(jì)的外伸軸一般帶有機(jī)械計(jì)數(shù)器，由它的讀數(shù)便可確定

38、流一般帶有機(jī)械計(jì)數(shù)器，由它的讀數(shù)便可確定流量計(jì)的總流量。這種流量計(jì)同秒表配合，可測量計(jì)的總流量。這種流量計(jì)同秒表配合，可測出平均流量。但由于用出平均流量。但由于用 秒表測量的人為誤差秒表測量的人為誤差大，因此測量精度較低?，F(xiàn)在大多數(shù)橢圓齒輪大，因此測量精度較低?，F(xiàn)在大多數(shù)橢圓齒輪流量計(jì)的外伸軸都帶有測速發(fā)電機(jī)或光電測速流量計(jì)的外伸軸都帶有測速發(fā)電機(jī)或光電測速盤。再同二次儀表相連，可準(zhǔn)確盤。再同二次儀表相連，可準(zhǔn)確 地顯示出平地顯示出平均流量和累積流量。均流量和累積流量。 渦街渦街（Vortex)流量計(jì)流量計(jì) 利用流體流過阻礙物時產(chǎn)生穩(wěn)定的漩利用流體流過阻礙物時產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦，通過測量其漩渦產(chǎn)生

39、頻率而實(shí)現(xiàn)流渦，通過測量其漩渦產(chǎn)生頻率而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量。量計(jì)量。由由渦街流量傳感器渦街流量傳感器和和流量顯示儀表流量顯示儀表兩部分構(gòu)成。兩部分構(gòu)成。 在流動的流體中放置一根其軸線與流向在流動的流體中放置一根其軸線與流向垂直的垂直的非流線型柱形體非流線型柱形體(如三角柱、圓柱等如三角柱、圓柱等)，稱之為稱之為漩渦發(fā)生體漩渦發(fā)生體。當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞。當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞流時，會在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生如圖所示流時，會在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生如圖所示不不對稱但有規(guī)律的交替漩渦列對稱但有規(guī)律的交替漩渦列，這就是所謂的，這就是所謂的卡門渦街卡門渦街。馮馮.卡門卡門對渦街的穩(wěn)定條件進(jìn)行了研究，對渦街的穩(wěn)定條件進(jìn)

40、行了研究，于于1911年得到結(jié)論：年得到結(jié)論： 只有當(dāng)兩漩渦列之間的距離只有當(dāng)兩漩渦列之間的距離H和同列和同列的兩漩渦之間的距離的兩漩渦之間的距離L之比滿足下面的之比滿足下面的關(guān)系時，所產(chǎn)生的渦街才是穩(wěn)定的。關(guān)系時，所產(chǎn)生的渦街才是穩(wěn)定的。0.281HL0.21tttvfSdSvvfSdd是 與 雷 諾 數(shù) 有 關(guān) 的 無 量 綱 數(shù) ，稱 為 斯 特 羅 哈 數(shù) 。圓柱體后漩渦發(fā)生的頻率為：21()4QAvDDd v圓柱體表面開有導(dǎo)壓孔，與圓柱體內(nèi)部空腔相通空腔由隔板圓柱體表面開有導(dǎo)壓孔，與圓柱體內(nèi)部空腔相通空腔由隔板分成兩部分，在隔板的中央部分有分成兩部分，在隔板的中央部分有小孔，在小孔中

41、裝有檢測小孔，在小孔中裝有檢測流體流動的鉑電阻絲流體流動的鉑電阻絲 當(dāng)旋渦在圓柱體下游側(cè)產(chǎn)生時，出于升力的作用，使得圓當(dāng)旋渦在圓柱體下游側(cè)產(chǎn)生時，出于升力的作用，使得圓柱體下方的壓力比上方高一些，圓柱體下方的流體在上下壓力柱體下方的壓力比上方高一些，圓柱體下方的流體在上下壓力差的作用下，從圓柱體下方導(dǎo)壓孔進(jìn)入空腔，通過隔板中央部差的作用下，從圓柱體下方導(dǎo)壓孔進(jìn)入空腔，通過隔板中央部分的小孔，流過鉑電阻絲，從上方導(dǎo)壓孔流出。如果將鉑電阻分的小孔，流過鉑電阻絲，從上方導(dǎo)壓孔流出。如果將鉑電阻絲加熱到高于流體溫度的某溫度值，則當(dāng)流體流過鉑電阻絲時，絲加熱到高于流體溫度的某溫度值，則當(dāng)流體流過鉑電阻絲

42、時，就會帶走熱量，改變其溫度，也即改變其電阻值。當(dāng)圓柱體上就會帶走熱量，改變其溫度，也即改變其電阻值。當(dāng)圓柱體上方產(chǎn)生一個旋渦時，則流體從上導(dǎo)壓孔進(jìn)入，由下導(dǎo)壓孔流出，方產(chǎn)生一個旋渦時，則流體從上導(dǎo)壓孔進(jìn)入，由下導(dǎo)壓孔流出，又一次通過鉑電阻絲，又改變一次它的電阻值。由此可知：電又一次通過鉑電阻絲，又改變一次它的電阻值。由此可知：電阻值變化與流動變化相對應(yīng)，也既與旋渦的頻率相對應(yīng)。所以，阻值變化與流動變化相對應(yīng)，也既與旋渦的頻率相對應(yīng)。所以，可由檢測鉑電阻絲電阻變化頻率得到渦頻率，進(jìn)而得到流量值?？捎蓹z測鉑電阻絲電阻變化頻率得到渦頻率，進(jìn)而得到流量值。渦街渦街 被測流體本身就是振動體，無機(jī)械可動

43、部被測流體本身就是振動體，無機(jī)械可動部件，幾乎不受流體組成、密度、粘度、壓力等件，幾乎不受流體組成、密度、粘度、壓力等因素的影響；因素的影響；可得到與流量成正比的頻率輸出信號；可得到與流量成正比的頻率輸出信號；應(yīng)用范圍廣泛，可適用液體、氣體和蒸氣。應(yīng)用范圍廣泛，可適用液體、氣體和蒸氣。測量范圍寬，一般范圍度可達(dá)測量范圍寬，一般范圍度可達(dá)1010：1 1以上；以上；精確度為中上水平；精確度為中上水平；測速式流量計(jì)測速式流量計(jì) 速度式流量計(jì)是從直接測量管道內(nèi)流體速度式流量計(jì)是從直接測量管道內(nèi)流體流速流速v作為流量測量依據(jù)的。若測得的是作為流量測量依據(jù)的。若測得的是管道截面上的管道截面上的平均流速平

44、均流速v，則流體的體積，則流體的體積流量流量qvAv；(A為測量管道橫截面積為測量管道橫截面積)。若測得的是管道橫截面上的某一點(diǎn)流速若測得的是管道橫截面上的某一點(diǎn)流速v，則流體的體積流量則流體的體積流量qvK.A.v(K為截面上為截面上的平均流速與被測點(diǎn)流速的比值，它與管的平均流速與被測點(diǎn)流速的比值，它與管道內(nèi)流速分布有關(guān)道內(nèi)流速分布有關(guān))測速式流量計(jì)主要有測速式流量計(jì)主要有渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì), ,超聲波超聲波流量計(jì)流量計(jì)和和電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)幾種。幾種。 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)由電磁流量傳感器、轉(zhuǎn)換器以及顯示儀表電磁流量計(jì)由電磁流量傳感器、轉(zhuǎn)換器以及顯示儀表等組成，也可由電磁流量

45、傳感器和顯示儀表直接組成。等組成，也可由電磁流量傳感器和顯示儀表直接組成。 幾乎可適用于所有電導(dǎo)率大于幾乎可適用于所有電導(dǎo)率大于10-5W/cm 10-5W/cm 的導(dǎo)電性液體的導(dǎo)電性液體 EBDv如圖所示，設(shè)在均勻磁場中，垂如圖所示，設(shè)在均勻磁場中，垂直于磁場方向有一個直徑為直于磁場方向有一個直徑為D D的的管道。管道由不導(dǎo)磁材料制成，管道。管道由不導(dǎo)磁材料制成，當(dāng)導(dǎo)電的液體在導(dǎo)管中流動時，當(dāng)導(dǎo)電的液體在導(dǎo)管中流動時，導(dǎo)電液體導(dǎo)電液體切割磁力線，因而在磁切割磁力線，因而在磁場及流動方向垂直的方向上產(chǎn)生場及流動方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如安裝一對電極，感應(yīng)電動勢，如安裝一對電極，則電極間

46、產(chǎn)生和流速成比例的電則電極間產(chǎn)生和流速成比例的電位差。位差。 式中，式中，E E為感應(yīng)電動勢：為感應(yīng)電動勢：B B為磁感為磁感應(yīng)強(qiáng)度，應(yīng)強(qiáng)度， D D為管道內(nèi)徑；為管道內(nèi)徑；v v為液為液體在管道內(nèi)平均流速。體在管道內(nèi)平均流速。244vDDEqvB電感應(yīng)電勢與流量成線性關(guān)系電感應(yīng)電勢與流量成線性關(guān)系:1 1. .可以測量各種腐蝕性介質(zhì)：酸、堿、鹽溶液以可以測量各種腐蝕性介質(zhì)：酸、堿、鹽溶液以及帶有懸浮顆粒的漿液；及帶有懸浮顆粒的漿液；2 2. .無機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測量脈沖流量；無機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測量脈沖流量；3 3. .線性較好線性較好, ,可直接進(jìn)行等分刻度；可直接進(jìn)行等分刻

47、度；4 4. .只能測量導(dǎo)電液體，不能測量氣體、蒸氣以及只能測量導(dǎo)電液體，不能測量氣體、蒸氣以及大量氣泡的液體或者電導(dǎo)率很低的液體；大量氣泡的液體或者電導(dǎo)率很低的液體；5 5. .不能用于測量高溫介質(zhì)。不能用于測量高溫介質(zhì)。超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì) 當(dāng)超聲波在流體中傳播時，會載帶流體流速的信息。因當(dāng)超聲波在流體中傳播時，會載帶流體流速的信息。因此，根據(jù)對接收到的超聲波信號進(jìn)行分析計(jì)算，可以檢此，根據(jù)對接收到的超聲波信號進(jìn)行分析計(jì)算，可以檢測到流體的流速，進(jìn)而可以得到流量值。超聲波流量測測到流體的流速，進(jìn)而可以得到流量值。超聲波流量測量方法有很多，主要介紹傳播速度差方法的基本原理與量方法有很多，

48、主要介紹傳播速度差方法的基本原理與流量方程流量方程傳播速度差法的基本原理為：傳播速度差法的基本原理為：測量超聲波脈沖在順流和逆測量超聲波脈沖在順流和逆流傳播過程中的速度之差來得到到被測流體的流速。流傳播過程中的速度之差來得到到被測流體的流速。根據(jù)根據(jù)測量的物理量的不同，可以分為測量的物理量的不同，可以分為時差法時差法( (測量順、逆流傳播測量順、逆流傳播時由于超聲波傳播速度不同而引起的時間差時由于超聲波傳播速度不同而引起的時間差) )、相差法相差法( (測測量超聲波在順、逆流中傳播的相位差量超聲波在順、逆流中傳播的相位差) )、頻差法頻差法( (測量順、測量順、逆流情況下超聲脈沖的循環(huán)頻率差逆

49、流情況下超聲脈沖的循環(huán)頻率差) )。頻差法是目前常用的。頻差法是目前常用的測量方法，它是在前兩種測量方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的測量方法，它是在前兩種測量方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的在流量計(jì)管壁的斜對面固定兩個超聲波振子在流量計(jì)管壁的斜對面固定兩個超聲波振子TR1,TR2TR1,TR2，兼作為超，兼作為超聲波的發(fā)送和接收元件。由一側(cè)的振子產(chǎn)生的超聲波脈沖穿過聲波的發(fā)送和接收元件。由一側(cè)的振子產(chǎn)生的超聲波脈沖穿過管壁管壁流體流體管壁為另一側(cè)的振子所接管壁為另一側(cè)的振子所接 收，并轉(zhuǎn)換為電脈沖，收，并轉(zhuǎn)換為電脈沖，經(jīng)放大后再用此電脈沖激發(fā)對面的發(fā)送振子，形成所謂單環(huán)自經(jīng)放大后再用此電脈沖激發(fā)對面的發(fā)送振子，形

50、成所謂單環(huán)自激振蕩。激振蕩。 超聲波流量計(jì)的原理超聲波流量計(jì)的原理：流速不同會使超聲波在流速不同會使超聲波在流體中傳播的速度發(fā)生流體中傳播的速度發(fā)生變化，通過分析計(jì)算改變化，通過分析計(jì)算改變的超聲波信號，可以變的超聲波信號，可以檢測到流體的流速，進(jìn)檢測到流體的流速，進(jìn)而可以得到流量值。而可以得到流量值。時差法時差法設(shè)超聲波發(fā)生器與接收器之間的距離為設(shè)超聲波發(fā)生器與接收器之間的距離為L L，則超聲波到達(dá)，則超聲波到達(dá)上、下游接收器的傳播時間差為上、下游接收器的傳播時間差為: :c c超聲波在靜止介質(zhì)中的傳播速度超聲波在靜止介質(zhì)中的傳播速度 流體的速度流體的速度 頻差法頻差法通過測量順流和逆流時超

51、聲脈沖的重復(fù)頻率差來測量流通過測量順流和逆流時超聲脈沖的重復(fù)頻率差來測量流速。在上、下游等距離處收到超聲波的頻率差為速。在上、下游等距離處收到超聲波的頻率差為: :利用頻率差測流速時與超聲波傳播速度利用頻率差測流速時與超聲波傳播速度c c無關(guān)，因此工業(yè)無關(guān)，因此工業(yè)上常用頻率差法。上常用頻率差法。 vc22cLvt fvvAq優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 流體中不插入任何元件，對流速無影響，也沒有流體中不插入任何元件，對流速無影響，也沒有壓力損失；壓力損失； 能用于任何液體，也能測量氣體的流量；能用于任何液體，也能測量氣體的流量； 非接觸式儀表，適于測量不易接觸和觀察的流體非接觸式儀表，適于測量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量以及大管徑流量 ； 量程比較寬，可達(dá)量程比較寬，可達(dá)5 5：1 1； 輸出與流量之間呈線性等優(yōu)點(diǎn)。輸出與流量之間呈線性等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 只能用于測量只能用于測量200以下的流體；以下的流體； 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。fvvAq 1. 在工業(yè)生產(chǎn)中，由于物料平衡，熱平衡以及儲存、在工業(yè)生產(chǎn)中，由于物料平衡，熱平衡以及儲存、經(jīng)濟(jì)核算等所需要的都是質(zhì)量，并非體積；經(jīng)濟(jì)核算等所需要的都是質(zhì)量，并非體積；2. 在測量工作中，常需將測出的體積流量，乘以