《传感器检测技术》课件——第7章 流量检测技术.pptxVIP

传感器与检测技术

7.1涡轮流量计辐射与波式传感器

涡轮流量计涡轮流量计可用于测量气体、液体流量。流量计应水平安装，并保证其前后有足够长的直管段或加装整流器。要求被测流体粘度低，腐蚀性小，不含杂质，以减少轴承磨损，一般应在流量计前加装过滤装置。

涡轮流量计涡轮流量计在各种流量计中，涡轮流量计是重复性和精度都很好的产品，主要用于测量精度要求高、流量变化快的场合，还用作标定其他流量计的标准仪表。结构与工作原理涡轮流量计的结构如图所示，主要由壳体、导流器、支承轴承、涡轮和磁电转换器组成。1-导流体；2-轴承；3-涡轮；4-壳体；5-信号放大器

涡轮流量计对流体起导向、整流的作用，以及用于支承涡轮。安装在传感器进出口处，避免了流体由于自旋而改变流体对涡轮叶片的作用角度，保证了仪表的测量精度。一般用高导磁性能的不锈钢材料制造，它是传感器的测量部件。涡轮与壳体同轴，由支架中的轴承支承，叶轮心上装有螺旋形叶片，流体作用于叶片上时涡轮旋转，叶片数视口径大小而定。涡轮几何形状及尺寸对传感器性能有较大影响，应根据流体性质、流量范围、使用要求等设计。（1）涡轮（2）导流体

涡轮流量计（3）磁电转换装置一般采用变磁阻式，由永久磁钢、导磁棒（铁芯）、磁电感应线圈等组成。涡轮转动时，线圈上感应出脉动电信号。（4）轴和轴承轴和轴承组成一对运动副，支承和保证涡轮自由旋转。它必须有足够的刚度、强度、硬度、耐磨性以及耐腐性等，对传感器的可靠性和使用寿命起决定作用。（5）外壳一般用非导磁材料制造，用以固定和保护内部各部件，并与流体管道相连。壳体外壁安装有信号放大器。（6）信号放大器将磁电转换装置输出的微弱脉动电信号进行放大、整形，然后输出幅值较大的电脉冲信号。

涡轮流量计LWGYC-80型涡轮流量计（法兰连接）1.公称通径：4～200mm2.介质温度：标准型（-20～80）℃；高温型（-20～120）℃3.准确度：（特定）±0.2%、±0.5%、±1％

涡轮流量计在一定的流量范围内，对一定的流体介质粘度，涡轮的转速与流体的平均流速成正比涡轮流量计是基于流体动量矩守恒原理工作的。当流体通过管道时，冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转。

涡轮流量计2.涡轮流量计的工作原理转速变送器涡轮磁电转换前置放大记录显示流量脉冲涡轮叶片受力而旋转，其转速与流体流量（流速）成正比，其转数又可以转换成磁电的频率，此频率表现为电脉冲，用计数器记录此电脉冲，就可以得到流量。

涡轮流量计（2）流量方程设流体经导流器导直后沿平行于管道轴线的方向以平均速度u冲击叶片，使涡轮旋转，涡轮叶片与流体流向成角度?，流体平均流速u可分解为叶片的相对速度ur和切向速度us,如图10-15所示。

涡轮流量计对于一定的涡轮结构，流量转换系数为常数,因此流过涡轮的体积流量qv与脉冲频率?成正比。由于涡轮轴承的摩擦力矩、磁电转换器的电磁力矩、以及流体和涡轮叶片间的摩擦阻力等因素的影响，在整个流量测量范围内流量转换系数不是常数，其与流量间的关系曲线如图10-16所示。体积流量方程(10-32)

涡轮流量计3.涡轮流量计的特点和使用优点:其测量精度高，复现性和稳定性均好；量程范围宽；耐高压，压力损失小；对流量变化反应迅速，可测脉动流量；抗干扰能力强，信号便于远传及与计算机相连。缺点：制造困难，成本高。场合：通常涡轮流量计主要用于测量精度要求高、流量变化快的场合，还用作标定其他流量的标准仪表。

7.2涡街流量计辐射与波式传感器

涡街流量计流体振动式流量振动式流量计是一种新型的流量计，它是利用流体振动原理测量流量的，即在特定的流动条件下，一部分流体动能转化为流体振动，其振动频率与流速（流量）成一定比例关系。目前已经应用的有两种：一种是应用自然振荡的卡曼旋涡列原理；另一种是应用强迫振荡的旋涡旋进原理。因其具有许多优点，在某些领域已部分取代了差压式流量计或其他类型的流量计。

涡街流量计1．涡街流量计（自然振荡）（1）测量原理与结构在流体中垂直放置一个有对称形状的非流线形阻流体，流体绕过阻流体流动时，产生附面层分离现象，从阻流体下游两侧就会交替产生两列旋转方向相反的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街或卡曼涡列。

涡街流量计流体振动式流量当两旋涡列之间的距离h与同列相邻的两个旋涡之间的距离l满足公式：h/l=0.281时，非对称的旋涡列就能保持稳定。此时单列旋涡的频率与旋涡发生体附近的流体流速成正比，与旋涡发生体的宽度成反比。即图4.19卡曼涡列形成原理

涡街流量计图4.20斯特劳哈尔数St与雷诺数Re的关系流体的体积流量为：

涡街流量计（2