研究生传感器四.ppt

第四章 力学量传感器 流量的定义方式有： ⑴质量流量、 ⑵体积流量、 ⑶层流 ⑷湍流 雷诺数 其中v、ρ、η分别为流体的流速、密度与黏性系数，l为一特征长度。 一.涡街流量计 1.原理 2.计算 3.旋涡频率f的检测 4.应用 1.涡街流量计原理 2.计算 V1:柱体两侧处的流速（m/s） d:柱体迎流面最大宽度 St：斯特拉哈尔系数 计算 K──流量传感器的仪表系数 信号检测方式 ⑴用设置在旋涡发生体内的检测元件直接检测发生体两侧差压； ⑵旋涡发生体上开设导压孔，在导压孔中安装检测元件检测发生体两侧差压； ⑶检测旋涡发生体周围交变环流； ⑷检测旋涡发生体背面交变差压； ⑸检测尾流中旋涡列。 信号检测技术 ⑴电容检测法 ⑵应力检测法 ⑶热敏检测法 ⑷超声检测法 ⑸振动体式 4.应用 管道口径 流体状况 RE数的要求 阻挡物的影响 应用面 流量计的数据采集 例如：从机地址为08 温度 -4.7 压力 150.6 工况流量 13.4 瞬时流量 36.5 累计流量 1234.567 主机发送数据如下： FA 08 FC 从机发送数据如下： FB 08 2F 33 36 2E 35 2F 2F 2F 31 32 33 34 2E 35 36 37 31 35 30 2E 36 2D 34 2E 37 2F 31 33 2E 34 FD 其中：FB ；起始码 08 ；通讯序号（从机地址） 2F 33 36 2E 35 ；瞬时流量36.5 2F 2F 2F 31 32 33 34 2E 35 36 37 ；累计流量1234.567 31 35 30 2E 36 ；压力150.6 2D 34 2E 37 ；温度－4.7 2F 31 33 2E 34 ；工况流量 13.4 FD ；结束码 二.电磁流量计 1.原理 2.计算 3.励磁方式 4.特点 e＝Blu 2.计算 3.励磁方式 ⑴直流励磁 ⑵交流励磁 ⑶低频方波励磁 4.特点 管道口径 流体状况 RE数的要求 阻挡物的影响：无压力损失 应用面 三.超声波流量计 例：非接触测量 检测系统构成 检测原理 Kneser液体的声学特性： (1)在一定温度下,声速随压力的增高而线性地增加。 式中：C ——液体中声速 C0——常温一个大气压下液体中声速 P——液体压力 K——比例系数 (2)在一定压力下,声速随温度的增高而线性减小。 (3)压力越高，温度影响越弱，在压力波动范围不大的情况下，温度影响可以忽略。 (4)不同液体其声速值不同。 超声波激发 1.时差法 设静止流体中声速为c，流体流动速度为v，把一组换能器P1、P2与管渠轴线安装成θ角，换能器的距离为L。 从P1到P2顺流发射时，声波传播时间t1为： 从P2到P1逆流发射时，声波的传播时间t2为： 一般cv，则时差为： 2.多普勒法 （1）原理 超声波发生器为一固定声源，随流体以同速度运动的固体颗粒与声源有相对运动，该固体颗粒可把入射的超声波反射回接收器。入射声波与反射声波之间的频率差就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移 。由于这个频率差正比于流体流速，所以 通过测量频率差就可以求得流速，进而可以得到流体流量 原理图 ⑵计算 当随流体以速度v运动的颗粒流向声波发生器时，颗粒接收到的声波频率f1为： 当该颗粒把f1频率的声波反射回去，则接收器接收到的是f2频率的声波 因此，声波接收器和发生器间的多普勒频移Δf为： 以上各式中：θ为声波方向与流体流速v之间的夹角，f0为声源的初始声波频率，c为声源在介质中的传播速度。若CUcosθ则 3.特点 ⑴优点 ①超声波传感器可作非接触测量 ②超声波传感器为无流动阻挠测量，无额外压力损失 ③可采用干法标定 ④适用于大型圆形管道和矩形管道，且原理上不受管径限制 ⑤多普勒超声波传感器可测量固相含量较多或含有气泡的液体。 ⑥超声波传感器可测量非导电性液体 ⑦因易于实行与测试方法（如流速计的速度─面积法，示