流量測(cè)量知識(shí)概述(編輯修改稿)
2025-02-24 19:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 量計(jì)一、電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)是根據(jù) 法拉第電磁感應(yīng)定律 制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表?？梢詼y(cè)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。 被測(cè)介質(zhì)在測(cè)量管內(nèi)，由于沒有阻滯部件，所以沒有壓力損失。此流量計(jì)無機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測(cè)量脈沖流量，而且線性較好，可以直接進(jìn)行等分刻度。但電磁流量計(jì)，由于只能測(cè)量導(dǎo)電液體，因此 對(duì)于氣體、蒸氣以及含大量氣泡的液體，或者電導(dǎo)率很低的液體不能測(cè)量。 由于測(cè)量管內(nèi)襯材料一般不宜在高溫下工作，所以目前一般的電磁流量計(jì)還 不能用于測(cè)量高溫介質(zhì) 。如圖所示，設(shè)在均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向有一個(gè)直徑為 D的管道。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(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線，因而在磁場(chǎng)及流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如安裝一對(duì)電極，則電極間產(chǎn)生和流速成比例的電位差。 式中， c為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： B為磁感應(yīng)強(qiáng)度， D為管道內(nèi)徑； v為液體在管道內(nèi)平均流速。1．直流勵(lì)磁 直流勵(lì)碰方式用直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)或采用永久磁鐵，它能產(chǎn)生一個(gè)恒定的均勻磁場(chǎng)．這種直流勵(lì)磁變送器的最大優(yōu)點(diǎn)是受交流電磁場(chǎng)干擾影響很小，因而可以忽略液體中的自感現(xiàn)象的影響。但是，使用直流磁場(chǎng)易使通過測(cè)量管道的電解質(zhì)液體被 極化 ，即電解質(zhì)在電場(chǎng)中被電解，產(chǎn)生正負(fù)離子，在電場(chǎng)力的作用下，負(fù)離子跑向正極，正離子跑向負(fù)極。這樣，將導(dǎo)致正負(fù)電極分別校相反極性的離子所包圍，嚴(yán)重影響儀表的正常工作．所以， 直流勵(lì)磁一般只用于測(cè)量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬等． 2．交流勵(lì)磁 目前，工業(yè)上使用的電磁流量計(jì)，大都采用工頻 (50Hz)電源交流勵(lì)磁方式，即它的磁場(chǎng)是由正弦交變電流產(chǎn)生的，所以產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是一個(gè)交變磁場(chǎng)。交變磁場(chǎng)變送器的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了電極表面的極化干擾．另外，由于磁場(chǎng)是交變的，所以輸出信號(hào)也是交變信號(hào)。 直流勵(lì)磁方式和交流勵(lì)磁方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了充分發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)，盡量避免它們的缺點(diǎn)， 70年代以來，人們開始采用低頻方波勵(lì)磁方式．它的勵(lì)磁電流波形如圖所示，其頻率通常為工頻的 1／ 4一 l／ 10． 從圖可見，在半個(gè)周期內(nèi)，磁場(chǎng)是恒穩(wěn)的直流磁場(chǎng)，它具有直流勵(lì)磁的特點(diǎn)，受電磁干擾影響很小。從整個(gè)時(shí)間過程看，方波信號(hào)又是一個(gè)交變的信號(hào)，所以它能克服直流勵(lì)磁易產(chǎn)生的極化現(xiàn)象．因此，低頻方波勵(lì)磁是一種比較好的勵(lì)磁方式，目前已在電磁流量計(jì)上廣泛的應(yīng)用． 3．低頻方波勵(lì)磁當(dāng)超聲波在流體中傳播時(shí)，會(huì)載帶流體流速的信息。因此，根據(jù)對(duì)接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，可以檢測(cè)到流體的流速，進(jìn)而可以得到流量值。超聲波流量測(cè)量方法有很多，本節(jié)主要介紹傳播速度差方法和多普勒方法的基本原理與流量方程． 二、超聲波流量計(jì)傳播速度差法的基本原理為： 測(cè)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(cè)流體的流速。 根據(jù)測(cè)量的物理量的不同，可以分為時(shí)差法 (測(cè)量順、逆流傳播時(shí)由于超聲波傳播速度不同而引起的時(shí)間差 )、相差法 (測(cè)量超聲波在順、逆流中傳播的相位差 )、頻差法 (測(cè)量順、逆流情況下超聲脈沖的循環(huán)頻率差 )。頻差法是目前常用的測(cè)量方法，它是在前兩種測(cè)量方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的．在測(cè)量管道中，裝兩個(gè)超聲波發(fā)射換能器 F1和 F2以及兩個(gè)接收換能器 J1和 J2， F1J1和 F2J2與管道軸線夾角為 a，管徑為 D，流體由左向右流動(dòng)，速度為 v，此時(shí)由 F1到 J1超聲波傳播速度為F2到 J2超聲波傳播速度為：時(shí)差法如果超聲波發(fā)生器發(fā)射一短小脈沖，其順流傳播時(shí)間為而逆流傳播的時(shí)間為測(cè)量速度差的方法相差法所謂相差法，既是通過測(cè)量超聲波在順流和逆流時(shí)傳播的相位差來得到流速．頻差法此法是通過測(cè)量順流和逆流時(shí)超聲脈沖的重復(fù)頻率差去測(cè)量流速。 在單通道法中脈沖重復(fù)頻率是在一個(gè)發(fā)射脈沖被接收器接收之后，立即發(fā)射出一個(gè)脈沖，這樣以一定頻率重復(fù)發(fā)射 ，對(duì)于順流和逆流重復(fù)發(fā)射頻率為多普勒法 多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理確定流體流量的． 多普勒效應(yīng)是當(dāng)聲源和目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)引起聲波在頻率上的變化，這種頻率變化正比于運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)和靜止的換能器之間的相對(duì)速度。圖是超聲多普勒流量計(jì)示意圖。超聲換能器安裝在管外。從發(fā)射晶體 T發(fā)射的超聲波束遇到流體中運(yùn)動(dòng)著顆?；驓馀荩俜瓷浠貋碛山邮站w R1接收。發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的多普勒頻率偏移與流體流速成正比。如忽略管壁影響，并假設(shè)流體沒有速度梯度，以及粒子是均勻分布的，可得方程流體振動(dòng)流量計(jì)是 60年代末期發(fā)展起來的一種較新的流量測(cè)量技術(shù)。它具有如下一些特點(diǎn)： 可得到與流量成正比的頻率輸出信號(hào) ；被測(cè)流體本身就是振動(dòng)體，無機(jī)械可動(dòng)部件，幾乎不受流體組成、密度、粘度、壓力等因素的影響；所以，該測(cè)量方法越來越
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