流量測量技術綜述
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流量測量是工業(yè)過程測量中的一個重要參數(shù)。在工業(yè)生產中承擔著兩類重要任務：其一為流體物資貿易核算儲運管理和污水廢氣排放控制的總量計量；其二為流程工業(yè)提高產品質量和生產效率，降低成本以及水利工程和環(huán)境保護等作必要的流量檢測和控制。
流量測量涉及廣泛的應用領域。過程測量、能源計量、環(huán)境保護、交通運輸?shù)雀吆哪茴I域對流量測量的需求急速增長，為流量測量技術提出了新的要求。不僅要求流量測量儀表耐高溫高壓，而且能自動補償參數(shù)變化對測量精度的影響，從節(jié)約能源、成本核算、貿易往來及醫(yī)藥衛(wèi)生等方面的特殊要求考慮，要求流量測量精度高、壓損小、可靠性高。新技術、新器件、新材料和新工藝及新軟件的開發(fā)應用，使得流量計的測量準確度越來越高，流量的測量范圍越來越廣。同時流量計對測量介質的要求在降低，適用范圍也越來越寬，智能化程度及可靠性得到了很大的提高。
2 流量的測量
2.1 流量測量的概念及方法分類
介質在單位時間內通過給定的通道或管道橫截面的量叫做通過該截面的流量。流量的讀數(shù)可以是質量單位或容積單位。流量也是總量除以時間的商。反之，總量可以看作流量與時間的積。流量與總量都是物理量，彼此通過時間相聯(lián)系。
流量測量方法大致可以歸納為以下四種：利用伯努利方程原理，通過測量流體差壓信號來反映流量的差壓式流量測量法，用這種方法制成的儀表如轉子流量計、靶式流量計、彎管流量計等；通過直接測量流體流速來得出流量的速度式流量測量法，用這種方法制成的儀表如渦輪流量計、渦街流量計、電磁流量計、超聲波流量計等；利用標準小容積來連續(xù)測量流量的容積式測量，用這種方法制成的儀表如橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、刮板流量計等；以測量流體質量流量為目的的質量流量測量法，用這種方法制成的儀表如熱式質量流量計、科氏質量流量計、沖量式質量流量計等。
2.2 國內外新成果舉例
2007年清華大學高晉元教授發(fā)表《參數(shù)估計法測量兩相流流速》一文，提出運用模型參數(shù)估計可直接辨識隨機流動噪聲的渡越時間，能起到在時域對傳感器信號進行預濾波的作用，推動了我國在相關流量測量技術上的進步。
巴西的Pereira所設計的改進的音速噴嘴是一種新型的音速文丘里噴嘴。它的喉部和擴散管是分別加工的，因此便于制造，而且測量各部件的幾何形狀和尺寸也更方便；俄羅斯Kopp等人的基于流體動力學效應實現(xiàn)轉子懸浮的速度式流量傳感器，十分引人注目；日本Yamada等人將鎧裝溫度計插在孔板的差壓檢測部位，并測試其對差壓測量值的影響，結果發(fā)現(xiàn)對差壓測量放幾乎沒有影響。這就使帶溫壓自動補償功能的差壓變送器的開發(fā)成為可能。
3 常用流量計簡介
3.1 節(jié)流式流量計
節(jié)流式流量計是一種典型的差壓流量計。是目前工業(yè)生產中用來測量氣體、液體和蒸汽流量的最常用的一種流量儀表。節(jié)流式流量計通常由能將流體流量轉換成差壓信號的節(jié)流裝置及測量差壓并顯示流量的差壓計組成。如圖1所示。
大小。
測量原理：把流體流動方程和連續(xù)性方程聯(lián)立得到體積流量公式如下：
p1、p2—選定兩截面上流體的靜壓力；
u1、u2—選定兩截面上流體的平均流速；
ρ1、ρ2—選定兩截面上流體的密度；
D、d'—選定兩截面上流束直徑；
由上式可知，在節(jié)流元件確定條件下，體積流量與差壓成正比，通過差壓檢測裝置檢測差壓后，經(jīng)計算就可得到體積流量的值。
3.2 電磁流量計
電磁流量計廣泛應用于各種導電液體的體積流量測量，被測介質在測量管內，由于沒有阻滯部件，所以沒有壓力損失。而且此流量計無機械慣性，反應靈敏，可測范圍大，而且線性較好，測量精度高，可直接進行等分刻度，適用管徑范圍寬。
電磁流量計測量原理：設在均勻磁場中垂直于磁場方向放置一個直徑為D的管道。管道由不導磁材料制成，當導電的液體在導管中流動時，導電液體切割磁力線，因而在磁場及流動方向上產生感應電動勢，如安裝一對電極，則電極間產生與流速成正比的電位差。通過測量此電位差可求得流體流量。
流體流量方程為：
B—為磁感應強度；D—管道內徑；
u—流體平均流速；E—感應電勢。
由式可知，當測量管一定時，體積流量qv與比值E/B成正比，而與流體的狀態(tài)和物理參數(shù)無關，測量比值E/B即可得到體積流量qv。當磁感應強度B為恒定值時體積流量qv與感應電動勢E成正比。通過測量感應電動勢就可間接計算出流體體積流量。
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