转子流量计的工作原理

1、转子流量计的工作原理发布者：上海元宙流体技术发布时间：2008年12月30日TIH Audo look6.0 下载流量计又称浮子流量计，是变面积式流量计的一种，其是由一个锥形管和一个置于锥形管内可以上下自由移动的转子 （也称浮子）构成。转子流量计本体可以用两端法兰、螺纹或软管与测量管道连接，垂直安装在测量管道上。当流体自下而上流入锥管时，被转子截流，这样在转子上、下游之间产生压力差，转子在压力差的作用下上升，这时作用在转子上的力有三个：流体对转子的动压力、转子在流体中的浮力和转子自身的重力。流量计垂直安装时，转子重心与锥管管轴会相重合，作用在转子上的三个力都沿平行于管轴。当这三个力达到平衡时，

2、转子就平稳地浮在锥管内某一位置上。对于给定的转子流量计，转子大小和形状己经确定，因此它在流体中的浮力和自身重力都是已知是常量，唯有流体对浮子的动压力是随来流流速的大小而变化的。因此当来流流速变大或变小时，转子将作向上或向下的移动，相应位置的流动截面积也发生变化，直到流速变成平衡时对应的速度，转子就在新的位置上稳定。对于一台给定的转子流量计，转子在锥管中的位置与流体流经锥管的流量的大小成一一对应关系。这就是转子流童计的计量原理。电磁流景计原理发布者：安徽天康集团股份有限公司发布时间：2008年12月30日TIH Audo look6.0 下载 电磁流量计（以下简称 EMF是利用法拉第电磁感应定律

3、制成的一种测量导电液体体积流量 的仪表。50年代初EMF实现了工业化应用，近年来世界范围EMF产量约占工业流量仪表台数的5防6.5%。70年代以来出现键控低频矩形波激磁方式，逐渐替代早期应用的工频交流激磁方式，仪表 性能有了很大提高，得到更为广泛的应用。2. 原理与机构EMF的基本原理是法拉第电磁感应定律，即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。如图1所示，导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势，电动势的方向按“弗来明右手规则”，其值如下式 式中E-感应电动势，即流量信号，V;k 系数； B-磁感应强度，T;D-测量管内径，m

4、i - 平均流速,m/s。 设液体的体积流量为 ,则式中K为仪表常数，K= 4 KB/兀D。EMF由流量传感器和转换器两大部分组成。传感器典型结构示意如图2,测量管上下装有激磁线圈，通激磁电流后产生磁场穿过测量管，一对电极装在测量管内壁与液体相接触，引出感应电势，送到转换器。激磁电流则由转换器提供。3、优点EMF 勺测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管，因不易阻塞适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体，如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等。EME产生因检测流量所形成的压力损失，仪表的阻力仅是同一长度管道的沿程阻力，节能 效果显著，对于要求低阻力损失的大管径供水管道最为适合。EMFW测得的体积

5、流量，实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率（只要在某阈值 以上）变化明显的影响。与其他大部分流量仪表相比，前置直管段要求较低。EMFW量范围度大，通常为20: 150: 1 ,可选流量范围宽。满度值液体流速可在 0.510m/s 内选定。有些型号仪表可在现场根据需要扩大和缩小流量（例如设有4位数电位器设定仪表常数）不必取下作离线实流标定。EM刖口径范围比其他品种流量仪表宽，从几毫米到3m可测正反双向流量，也可测脉动流量，只要脉动频率低于激磁频率很多。仪表输出本质上是线性的。易于选择与流体接触件的材料品种，可应用于腐蚀性流体。4、缺点EME能测量电导率很低的液体，如石油制品和有机溶剂等。

6、不能测量气体、蒸汽和含有较 多较大气泡的液体。通用型EMF由于衬里材料和电气绝缘材料限制，不能用于较高温度的液体；有些型号仪表用于过低于室温的液体，因测量管外凝露（或霜）而破坏绝缘。5、分类市场上通用型产品和特殊型仪表可以从不同角度分类。如按激磁电流方式划分，有直流激磁、交流（工频或其他频率）激磁、低频矩形波激磁和双 频矩形波激磁。几种激磁方式的波形见图3。按输出信号连线和激磁（或电源）连线的制式分类，有四线制和二线制。按转换器与传感器组装方式分类，有分离型和一体型。按流量传感器与管道连接方法分类，有法兰连接、法兰夹装连接、卫生型连接和螺纹连接。 按流量传感器电极是否与被测液体接触分类，有接触

7、型和非接触型。按流量传感器结构分类，有短管型和插入型。按用途分类，有通用型、防爆型、卫生型、防侵水型和潜水型等。压力传感器原理发布者：安徽天康集团股份有限公司发布时间：2008年12月30日 ' Audo look6.0 下载压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水 利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机 床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用1、应变片压力传感器原理与应用力学传感器的种类繁多， 如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、 压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电

8、容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传 感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电

9、压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是 A/D转换和CPU显示或执行机构。 金属电阻应变片的内部结构如图1所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意： 阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右

10、。 电阻应变片的工作原理金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化 的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示： 式中：p 金属导体的电阻率（ Q - cm2/n） S导体的截面积（cm2） l导体的长度（m我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时， 其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变， 假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情2、陶瓷

11、压力传感器原理及应用抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥（闭桥），由于压敏电阻的压阻效应， 使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿070C,并可以和绝大多数介质直接接触。陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-

12、40135C,而且具有测量的高精度、 高稳定性。电气绝缘程度2kV,输出信号强，长期稳定性好。高特性，低价格的陶瓷传感器将是压 力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。3、扩散硅压力传感器原理及应用工作原理被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化， 和用电子线路检测这一变化， 并转换输出一个对 应于这一压力的标准测量信号。原理图4、蓝宝石压力传感器原理与应用利用应变电阻式工作原理，采用硅 -蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量 特性

13、。蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成，不会发生滞后、疲劳和蠕变现象；蓝宝石比硅要坚固，硬度更高，不怕形变；蓝宝石有着非常好的弹性和绝缘特性（1000 OC以内），因此，利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着很 好的工作特性；蓝宝石的抗辐射特性极强；另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无 p-n漂移,因此，从根本上简化了制造工艺，提高了重复性，确保了高成品率。用硅-蓝宝石半导体敏感元件制造的压力传感器和变送器，可在最恶劣的工作条件下正 常工作，并且可靠性高、精度好、温度误差极小、性价比高。表压压力传感器和变送器由双膜片构成：钛合金测量膜片和钛合金接收膜片。印刷有异

14、质外延性应变灵敏电桥电路的蓝宝石薄片，被焊接在钛合金测量膜片上。被测压力传送到接收膜片上（接收膜片与测量膜片之间用拉杆坚固的连接在一起）。在压力的作用下，钛合金接收膜片产生形变，该形变被硅 -蓝宝石敏感元件感知后，其电桥输出会发生变化，变化的 幅度与被测压力成正比。传感器的电路能够保证应变电桥电路的供电，并将应变电桥的失衡信号转换为统一的电信号输出（0-5 , 4-20mA或0-5V）。在绝压压力传感器和变送器中，蓝宝石薄片，与陶瓷基 极玻璃焊料连接在一起，起到了弹性元件的作用， 将被测压力转换为应变片形变，从而达到压力测量的目的。5、压电压力传感器原理与应用压电传感器中主要使用的压电材料包括

15、有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。 其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压 电性质一直存在，但温度超过这个范围之后， 压电性质完全消失 （这个高温就是所谓的“居 里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被 其他的压电晶体所替代。 而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸彻压电陶瓷、PZT锯酸盐系压电陶瓷、锯镁酸铅压电陶瓷

16、等等。压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的， 所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用 的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度 传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击

17、发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广泛。传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号的仪器，传感器则是将物理信号转换为电信号的器件， 过去常讲物理信号，现在其他信号也有了。一次仪表指现场测量仪表或基地控制表，二次仪表指利用一次 表信号完成其他

18、功能：诸如控制，显示等功能的仪表。传感器和变送器本是热工仪表的概念。传感器是把非电物理量如温度、压力、液位、物料、气体特性等转换成电信号或把物理量如压力、液位等直接送到变送器。变送器则是把传感器采集到的微弱的电信号放大 以便转送或启动控制元件。或将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远方测量和控制的信号源。根据需要还可将模拟量变换为数字量。传感器和变送器一同构成自动控制的监测信号源。不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。还有一种变送器不是将物理量变换成电信号，如一种锅炉水位计的差压变送器”，他是将液位传感器里的下部的水和上部蒸汽的冷凝水通过仪表管送到变送器的波纹管两侧， 以波纹管

19、两侧的差压带动机械放大装置用指针指示水位的一种远方仪表。当然还有把电气模拟量变换成数 字量的也可以叫变送器。以上只是从概念上说明传感器和变送器的区别。PID调节的基本原理发布者：江苏金湖美安特自动化仪表有限公司发布时间：2008年12月22日, ' Audo look6.0 下载不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前， PID控制及其控制器或智能 PID控制器(仪表)已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(i

20、ntelligent regulator) ,其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用 PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC), 还有可实现PID控制的PC系统等等。可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器 (PLC)可以直接与 ControlNet相连，如Rockwell的PLC-5等。 还有可以实现PID控制功能的控制器，如 Rockwell的Logix产品系列，它可以直接与 ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。1、开环控制系统开环控制系统(op

21、en-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。2、闭环控制系统闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反 馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈(Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环

22、控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系 统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。3、阶跃响应阶跃响应是指将一个阶跃输入(step function )加到系统上时，系统的输出。稳 态误差是指系统的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。稳是指系统的稳定性(stability) , 一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的；准是指控制系统的准确性、控

23、制精度， 通常用稳态误差来(Steady-state error)描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差；快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。4、PID控制的原理和特点在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和

24、被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有 PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比 例、积分、微分计算出控制量进行控制的。比例(P)控制比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-state error )。积分(I )控制 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(System with Steady-state Error )。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入"积分 项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差 很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例 +积分(PI)控制器，可以使系统在进入