【正文】 位移變化 mm1 時(shí)，輸出電壓變化為 mV200 ，則其靈敏度應(yīng)表示為 mmmV/200 。否則，它將隨輸入量的變化而變化。它是輸出 —輸入特性曲線的斜率?；?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。 擬合直線的選取有多種方法。 4． 線性度 通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。特性曲線較常用的有兩種不同表示形式 ： 一種是表示流量計(jì)的某種特性 (通常是流量系數(shù)或儀表系數(shù)，也有的是某一與流量有關(guān)的輸出量 )與流量 q 或雷諾數(shù) Re 的關(guān)系 ； 另一種是表示流量計(jì)測(cè)量誤差隨流量 q 或雷諾數(shù) Re 變化的關(guān)系，這種特性曲線一般稱為流量計(jì)的誤差特性曲線。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來表示。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有 ： 線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。 流量測(cè)量 參數(shù) 1．靜態(tài)特性 傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。如果流體的體積流量為 VQ ，質(zhì)量流量為 mQ ，那么，在時(shí)間間隔 △ t 內(nèi)流體流過的累積流量，可用下式表示 ： 流體質(zhì)量累積流量 ： ?? dtqQ mm (2— 4) 流體體積累積流量 ： ?? dtqQ vv (2— 5) 累積體積流量的單位為 m3，累積質(zhì)量流量的單位為 kg。若質(zhì)量流量為 Q ，流體密度為 ? ，則 ： qQ?? uF?? (2— 3) 上 式中，體積流量的單位為 m3/s 或 m3/h ； 質(zhì)量流量的單位為 kg/s 或 kg/h。因此，對(duì)某一時(shí)刻的流量，可以假定在該時(shí)刻前后某一微小的 △ t 時(shí)間內(nèi)流動(dòng)為恒定，用該微小時(shí)間間隔內(nèi)流過的流體體積或質(zhì)量來表示。 如果流體的流動(dòng)是不隨時(shí)間變化的，是定常流，流量就可以用流體在單位時(shí)間內(nèi)通過一定截面的體積或質(zhì)量來表示。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 第 2章 流量測(cè)量基本概念 流量概念 流量定義 ： 流體流過一定截面的體積或者質(zhì)量與時(shí)間之比稱為通過該截面的流量。然后設(shè)計(jì)了壓電式壓力傳感器及壓力信號(hào)調(diào)節(jié)器和 A/D 轉(zhuǎn)換電路，把采集的數(shù)字信號(hào)傳遞給單片機(jī)進(jìn)行處理，最后由 LCD 顯示并交給上位機(jī)處理數(shù)據(jù)。典型應(yīng)用有工廠排放液、怪液、液化天然氣等 ； ② 氣體應(yīng)用方面在高壓天然氣領(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗(yàn) ； ③ 多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體，例如 ： 未處理污水、工廠排放液、臟 液，通常不適用于非常清潔的液體。 這種測(cè)量方法的缺點(diǎn)是 ： 1． 傳播時(shí)間法只能用于清潔液體和氣體 ； 而多普勒法只能用于測(cè)量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體 ； 2． 多普勒法測(cè)量精度不高。 超聲流量計(jì)和電磁流量計(jì)一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬無 阻礙流量計(jì)，是適于解決流量測(cè)量困難問題的一類流量計(jì)，特別在大口徑流量測(cè)量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)，近年來它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。超聲流量計(jì)就是根據(jù)超聲測(cè)量方法設(shè)計(jì)的。 采用這種測(cè)量方法制造的渦輪流量計(jì)在以下一些測(cè)量對(duì)象獲得廣泛應(yīng)用 ： 石油、有機(jī)液體、無機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體。 這種測(cè)量方法的主要優(yōu)點(diǎn)是 ： 1． 高精度，在所有流量計(jì)中，屬于最精確的流量計(jì) ； 2． 重復(fù)性好 ； 3． 元零點(diǎn)漂移，抗干擾能力好 ； 4． 范圍度寬 ； 5． 結(jié)構(gòu)緊湊。一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成，也可做成整體式。 渦輪流量計(jì)就是按照渦輪測(cè)量方法設(shè)計(jì)的流量測(cè)量儀表。 采用這種測(cè)量方法制造的容積式流量計(jì)，常應(yīng)用于昂貴介質(zhì) (油品、天然氣等 )的總量測(cè)量。 這種測(cè)量方法的 主要優(yōu)點(diǎn)是 ： 1． 計(jì)量精度高 ； 2． 安裝管道條件對(duì)計(jì)量精度沒有影響 ； 3． 可用于高粘度液體的測(cè)量 ； 4． 范圍寬 ； 5． 直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計(jì)總量，清晰明了，操作簡便。 容積式流量計(jì)就是按照容積式測(cè)量方法設(shè)計(jì)的流量測(cè)量儀表。 采用這種測(cè)量方法制造的電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程 ； 中小口徑常用于高要求或難測(cè)場合，如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制，造紙工業(yè)測(cè)量紙漿液 和黑液，化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液，有色冶金工業(yè)的礦漿 ； 小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場所。 這種測(cè)量方法的主要優(yōu)點(diǎn)是 ； 1． 測(cè)量通道是段光滑直管，不會(huì)阻塞，適用于測(cè)量含固體顆粒的液固二相 流體，如紙漿 、 泥漿 、 污水等 ； 2． 不產(chǎn)生流量檢測(cè)所造成的壓力損失，節(jié)能效果好 ； 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 3． 所測(cè)得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響 ； 4． 流量范圍大，口徑范圍寬 ； 5． 可應(yīng)用于腐蝕性流體。它有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計(jì)不易應(yīng)用的問題，如臟污流 、 腐蝕流的測(cè)量。 電磁測(cè)量方法 電磁測(cè)量方法是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，針對(duì)具有導(dǎo)電性液體的流量測(cè)量方法。 這種測(cè)量方法的缺點(diǎn)是 ： 1． 測(cè)量精度普遍偏低 ； 2． 范圍 窄，一般僅 3： 1~ 4： l； 3． 現(xiàn)場安裝條件要求高 ； 4． 壓損大 (指孔板、噴嘴等 )。 差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用最廣泛的流量計(jì)，在各類流量儀表中其使用量占居首位，在各工業(yè)部門的用量約占流量計(jì)全部用量的 1/4~1/3。 差壓測(cè)量方法 差壓測(cè)量方法是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓，已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來計(jì)算流量的。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 這種測(cè)量方法的缺點(diǎn)是 ： 1． 不適用于低雷諾數(shù)測(cè)量 ； 2． 需較長直管段 ； 3． 儀表系數(shù)較低 (與渦輪流量計(jì)相比 )； 4． 儀表在脈動(dòng)流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。它按頻率檢出方式可分為 ： 應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動(dòng)體式、光電式及超聲式等。 渦街測(cè)量方法 渦街測(cè)量方法是在流體中安放一 個(gè) 非流線型 漩渦 發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的 漩 渦。 流量檢測(cè)技術(shù)種類和特點(diǎn) 常見的流量測(cè)量方法有 渦街 流量測(cè)量方法、差壓式流量測(cè)量方法、浮子流量測(cè)量方法、渦輪流量測(cè)量方法、電磁流量測(cè)量方法、容積式流量測(cè)量方法、質(zhì)量流量測(cè)量方法和 超聲 流量測(cè)量方法。所有這些給我國科技工作者提出了要求 ： 制出性能更強(qiáng)、更加符合生產(chǎn)需要的流量測(cè)量系統(tǒng)，迎頭趕上國際先進(jìn)水平 在流量測(cè)量儀表的 市場中，占比例最大的是差壓流量計(jì) (占 28%)，其次是電磁流量計(jì) (占 19%)、容積流量計(jì) (占 17%)、超聲流量計(jì) (占 4%)、渦街流量計(jì) (占 4%)、質(zhì)量流量計(jì) (占 %)。 近年來，我國廣大科技工作者借鑒國外一些先進(jìn)的自動(dòng)計(jì)量技術(shù)，并結(jié)合我國國情進(jìn)行改進(jìn)，將先進(jìn)的傳感器技術(shù)與微電腦技術(shù)引入到流量計(jì)中，使得流量計(jì)向多功能、高精度、易安裝、高性價(jià)比、便于集散控制的方向跨進(jìn)了一步。但我國儀器儀表產(chǎn)品，絕大部分屬于中低檔技術(shù)水平，而且可靠性、穩(wěn)定性等關(guān)鍵性指標(biāo)尚未全部達(dá)到要求。 目前國內(nèi)已形成了相當(dāng)規(guī)模的開發(fā)和制造流量儀表行業(yè) ， 我國現(xiàn)有各類儀器儀表企業(yè) 6 千多家，儀器儀表已經(jīng)形成門類品種比較齊全，具有一定技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)規(guī)模的工業(yè)體系，成為亞洲除日本以外第二大儀器儀表生產(chǎn)國。流量儀表的品種 、規(guī)格、準(zhǔn)確度和可靠性尚不能滿足生產(chǎn)要求。隨著儀表智能化技術(shù)的發(fā)展，流量儀表的發(fā)展非常迅猛。 流量檢測(cè)儀表的現(xiàn)狀 目前國外投入使用的流量計(jì)有 100 多種，隨著工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化、管道化的發(fā)展，流量儀表在整個(gè)儀表生產(chǎn)中所占比重越來越大。 借助現(xiàn)在發(fā)展比較成熟的壓力傳感器得到與流體的流量相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，通過放大、整形及模數(shù)轉(zhuǎn)換送單片機(jī)處理，得到信號(hào)的頻率值，再在壓力傳感器信號(hào)提供的輔助信息的幫助下，通過補(bǔ)償?shù)却胧?，得到最終的流量值。%；測(cè)量范圍寬，可達(dá) 10： 1 或 20： 1；壓力損失??；輸出脈沖信號(hào)的頻率與流量成正比；無零點(diǎn)漂移；在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出信號(hào)頻率不受流體物理性質(zhì) (密度、粘度 )和組份的影響，即儀表常數(shù)僅與漩渦發(fā)生體和管道的形狀尺寸有關(guān)；儀表適用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便。而渦街流量計(jì)精度較高，一般為測(cè)量值的177。容積流量計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、體積龐大。差壓流量計(jì)應(yīng)用范圍廣，但需要導(dǎo)壓管，易泄漏。由于被測(cè)流體的特性如此復(fù)雜，測(cè)量條件又各不相同，從而產(chǎn)生了各種不同的測(cè)量方法和測(cè)量儀表。因此，為準(zhǔn)確的測(cè)量流量，就必須研究不同流體在不 同條件下的流量測(cè)量方法，并提供相應(yīng)的測(cè)量儀表。從被測(cè)流體來說，包括氣體、液體和混合流體這三種具有不同物理特性的流體；從測(cè)量流 體流量時(shí)的條件來說，又是多種多樣的，如測(cè)量時(shí)的溫度可以從高溫到 低溫，測(cè)量時(shí)的壓力可以從高壓到低壓；被測(cè)流量的大小可以從微小流量到大流量；被測(cè)流體的流動(dòng)狀態(tài)可以是層流、紊流等等。如果能夠解決這些小流量測(cè)量方面的問題并制造出產(chǎn)品，就能夠縮短與國際同行之間的差距，為我國的科技振興 做 出貢獻(xiàn)。 微小流量的智能檢測(cè)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，能夠解決過程控制、生產(chǎn)科研中的很多問題。做好這一工作，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都具有重要的作用。 Karman vortex xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 目錄 摘要 …… ........................................................................................................................ I Abstract ........................................................................................................................ II 第 1 章 緒論 ................................................................................................................. 1 本文的目的和意義 ............................................................................................ 1 流量檢測(cè)儀表的現(xiàn)狀 ........................................................................................ 1 流量檢測(cè)技術(shù)種類和特點(diǎn) ................................................................................ 2 渦街測(cè)量方法 .............................................................................................. 2 差壓測(cè)量方法 .............................................................................................. 3 電磁測(cè)量方法 .............................................................................................. 3 容積測(cè)量方法 .............................................................................................. 4 渦輪測(cè)量方法 .............................................................................................. 4 超聲 測(cè)量方法 .............................................................................................. 5 研究內(nèi)容 ............................................................................................................ 5 第 2 章 流量測(cè)量基本概念 ......................................................................................... 6