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传感器
检测
技术
徐科
主编
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,7.7 质量流量计,直接式：检测装置的输出信号可以直接表示质量流量的大小。间接式：通过检测两个以上有关质量流量的物理量，然后通过计算得出质量流量。,7.7 质量流量计,7.7.1 直接式质量流量计7.7.2 间接式质量流量计,7.7.1 直接式质量流量计,直接式质量流量常用检测方法：差压式质量流量计、涡轮式质量流量计、动量式质量流量计、热式质量流量计、科里奥利式质量流量计等,1. 热式质量流量计,利用传热原理，即流动中的流体与热源之间热量交换关系来测量流量，当前主要用于测量气体。热式流量仪表用得最多有两类：热分布式流量计（thenmaI prohIe fIowmeter）利用流动流体传递热量改变测量管壁温度分布的热传导分布效应。曾称量热式质量流量计；热式质量流量计利用热消散（冷却）效应的金氏定律（King s Iaw），又由于结构上检测元件伸入测量管内，也称浸入型（immersion type ）或侵入型（intrusion type）。,（1）热分布式热式质量流量计,热分布式质量流量计工作原理,1 流量传感器 2 绕组 3 测量管4 转换器 5 恒流电原 4 放大器,质量流量,cp 被测气体的定压比热容； A 测量管绕组（即加热系统）与周围环境热交换系统 之间的热传导系数； K仪表常数； T两组线圈平均温度差。,质量流量与绕组温度关系,测量管加热方式大部分产品采用两绕组或三绕组线绕电阻；除管外电阻丝绕组加热方式外还有利用管材本身电阻加热方式。测量管形状有直管形，还有字形结构，为了获得良好的线形输出，必须保持层流流动，测量管内径D设计得很小而长度L很长，即有很大L/D比值，流速低，流量小。热分布式质量流量计按测量管内径分：细管型（也有称毛细管型）：测量管内径仅0.20.5mm，极易堵塞，适用于净化无尘气体。小型：只有直管型，内径为4mm；,（2）浸入式热式质量流量计,金氏定律的热丝热散失率表述各参量间关系,式中，H/L单位长度热散失率（J/mh）； T热丝高于自由流束的平均升高温度（K）； 流体的热导率（J/hmK）； cV 定容比热容（J/kgk）； 密度（kg/m3）； U 流体的流速（m/h）； d 热丝直径（m.）。,浸入式质量流量计,温度差测量法 温度测量法,两温度传感器（热电阻）分别置于气流中两金属细管内，一热电阻测得气流温度T；另一细管经功率恒定的电热加热，其温度Tv高于气流温度，气体静止时Tv最高，随着质量流速U增加，气流带走更多热量，温度下降，测得温度差,消耗功率P和温度差T如式（7.7.3）所示比列关系,E与所测气体物性如热导率、比热容、粘度等有关的系数， 如果气体成分和物性恒定则视为常数。D与实际流动有关的常数。若保持T恒定，控制加热功率随着流量增加而增加功率，这种方法也称作“功率消耗测量法”。,上式变换成,（3）安装注意事项,热分布式：大部分可为任何姿势（水平、垂直或倾斜）安装，有些仪表只要安装好后在工作条件压力、温度下作电气零点调整。大部分制造厂会对此就安装姿势影响和安装要求作出说明。应用于高压气体时传感器则选择水平安装，便于做到调零的零偏置。浸入式：大部分流量计性能不受安装姿势影响。在低流速测量时因受管道内气体对流的热流影响，使安装姿势显得重要。因此在低和非常低流速流动时要获得精确测量，必须遵循制造厂依据仪表设计结构而定的安装建议。,2. 科里奥利质量流量计,利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。科里奥利质量流量计的特点：精度高、量程比大、动态特性好、无直管段要求、压力损失大等。,（1）工作原理和结构,科里奥利力,科里奥利质量流量计的基本原理,当质量为m的质点以速度在对p轴作角速度旋转的管道内移动时，质点受到两个分量的加速度及其力。法向加速度：即向心力加速度r，其量值等于2r，方向朝向P轴。切向加速度：即科里奥利加速度t，其量值等于2，方向与垂直。,当密度为的流体在旋转管道中以恒定速度流动时，任何一段长度x的管道都将受到一个Fc的切向科里奥利力。,由于质量流量为qm=A，所以,直接或间接测量在旋转管道中流动流体产生的科里奥利力就可以测的得质量流量，这是科里奥利质量流量计的基本原理。通过旋转运动产生科里奥利力是困难的，目前产品均代之以管道振动产生的,科里奥利质量流量计,组成：流量传感器转换器（或流量计算机）,科里奥利质量流量传感器,（2）安装使用注意事项,流量传感器安装一般要求 按照制造厂规定的安装方法和趋避禁止事项。安装设计时尽可能使其有长的使用寿命流量传感器安装姿势和位置 一般装于自下而上流动的垂直管道较为理想；安装位置必须使测量管内充满液体。截止阀和控制阀的安装,7.7 质量流量计,7.7.1 直接式质量流量计7.7.2 间接式质量流量计,7.7.2 间接式质量流量计,原理：在管道上串联多个检测元件，建立各自的输出信号与流体的体积流量和密度等之间的关系，通过联立求解方程间接推导出流体的质量流量。间接式质量流量常用检测方法：差压式流量计与密度计的组合；体积流量计和密度计的组合；差压流量计或靶式流量计与体积流量计的组合,（1）差压式流量计与密度计的组合,差压式流量计的差压输出值与qv2成正比，配合密度计进行乘法运算后开方可得到质量流量，,（2）差压式流量计与体积流量计的组合,差压式流量计差压输出值与qv2成正比，而体积流量计
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