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1、检测技术与传感器检测技术与传感器检测技术与传感器检测技术与传感器 Measurement Technology and SensorsMeasurement Technology and Sensors 信息科学与技术学院信息科学与技术学院信息科学与技术学院信息科学与技术学院 College of Information Science and TechnologyCollege of Information Science and Technology 王建林王建林王建林王建林 教授教授教授教授 博士生导师博士生导师博士生导师博士生导师 Prof. Jianlin WangProf. Jia
2、nlin Wang E E- - mail:wangjl mail:wangjl 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 重点内容重点内容 ?基本概念基本概念 ?容积式流量计容积式流量计 ?节流式流量计节流式流量计 ?浮子式流量计浮子式流量计 ?涡轮式流量计涡轮式流量计 ?涡街式流量计涡街式流量计 ?电磁式流量计电磁式流量计 ?超声波流量计超声波流量计 ?质量流量计质量流量计 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 重点内容重点内容 ?基本概念基本概念 流量流量 雷诺数雷诺数 流速分布流速分布 连续性方程和伯努利方程连续性方程和伯努利方程 流量检测方法的分类流量检测方法的分类 质量流量检测
3、质量流量检测 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 重点内容重点内容 ?容积式流量计容积式流量计 检测原理检测原理 工作特性与特点工作特性与特点 ?节流式流量计节流式流量计 检测原理检测原理 节流式流量计组成节流式流量计组成 特点特点 特种节流式流量计特种节流式流量计 ?浮子式流量计浮子式流量计 检测原理检测原理 流量方程流量方程 特点特点 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 重点内容重点内容 ?涡轮式流量计涡轮式流量计 检测原理检测原理 流量方程流量方程 特点特点 常用涡轮流量计常用涡轮流量计 ?涡街式流量计涡街式流量计 检测原理检测原理 特点特点 ?电磁式流量计电磁式流量计 检测
4、原理检测原理 特点与安装特点与安装 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 重点内容重点内容 ?超声波流量计超声波流量计 检测原理检测原理 安装方法安装方法 特点特点 ?质量流量计质量流量计 科式质量流量计科式质量流量计 补偿式质量流量计补偿式质量流量计 推导式质量流量计推导式质量流量计 基本概念基本概念 ?流量流量 流量指单位时间内流动介质流经管道（或通流量指单位时间内流动介质流经管道（或通 道，统称流道）中某截面的数量，也称瞬时道，统称流道）中某截面的数量，也称瞬时 流量。流量。 在某一段时间内流过流在某一段时间内流过流体总体总和，和，即即瞬时流量瞬时流量 在某一段时间内的在某一段时间内
5、的累累积积值值，称，称为累为累积流量。积流量。 量程量程比：比：测量测量上限值上限值与测量与测量下限值之比下限值之比，表表 示为示为 x:1 的的形形式。式。 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 基本概念基本概念 ?流量流量 体体积流量（积流量（m3/s） 质量流量（质量流量（kg/s） qV = dV dt qV = Avda qM = dM dt qM = qV = Avda 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 基本概念基本概念 ?雷诺数雷诺数 管道雷诺数管道雷诺数 Re 表征表征流流体体流动时流动时惯惯性性力力与与粘粘性性力之比力之比。 ?流速分布流速分布 层流：流体在细管中
6、流动的流线平行于管轴层流：流体在细管中流动的流线平行于管轴 时的流动。时的流动。 紊流：流体在细管中流动的流线相对混乱的紊流：流体在细管中流动的流线相对混乱的 流动。流动。 利用雷诺数利用雷诺数Re可以判断流动的形式。可以判断流动的形式。Re 2320时为层流，否则为紊流。时为层流，否则为紊流。 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 基本概念基本概念 ?流速分布流速分布 定定常流常流、脉、脉动流动流、临界、临界流流、混相、混相流流 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 基本概念基本概念 ?连续性方程和伯努利方程连续性方程和伯努利方程 连续性方程连续性方程 伯努利方程：伯努利方程：能量守
7、恒能量守恒 v1A1 = v2A2 = qV(t) 1v1A1 = 2v2A2 = qM(t) p1+1gh1+1 21v1 2 = p 2+2gh2+1 22v2 2 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 基本概念基本概念 ?流量检测方法的分类流量检测方法的分类 直接直接法（容积法）法（容积法） 在单位时间内在单位时间内以标准固定体以标准固定体积量积量具对具对流动介质连续流动介质连续 进行度进行度量，量，以排出以排出流流体固定体固定容积数容积数来来计计算算流量。流量。 椭圆齿椭圆齿轮轮、腰、腰轮轮、刮板、旋转活塞、刮板、旋转活塞 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 基本概念基本概念
8、 ?流量检测方法的分类流量检测方法的分类 间接法（速度法）间接法（速度法） 测量平均流速测量平均流速 ?力学原理：节流式、转子、涡轮、涡街力学原理：节流式、转子、涡轮、涡街 ?电学原理：电磁电学原理：电磁 ?声学原理：超声波声学原理：超声波 ?热学原理：热线风速热学原理：热线风速 ?光学原理：激光多普勒光学原理：激光多普勒 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 基本概念基本概念 ?质量流量检测质量流量检测 直接式：科里奥利力式、涡轮转矩式直接式：科里奥利力式、涡轮转矩式 间接式：差压流量计与密度计组合、差压流间接式：差压流量计与密度计组合、差压流 量计与速度流量计组合、靶式流量计与速度量计
9、与速度流量计组合、靶式流量计与速度 流量计组合流量计组合 补偿式：用压力、温度补偿补偿式：用压力、温度补偿 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 容积式流量计容积式流量计 ?检测原理检测原理：使被使被测流测流体充满具有体充满具有一一定定容积量容积量 具具，再把这部再把这部分流分流体从出口排出体从出口排出。 ?常常见见的容积式流量计的容积式流量计 椭圆齿椭圆齿轮流量计轮流量计 腰腰轮轮(罗茨罗茨)流量计流量计 刮板刮板流量计流量计 活塞活塞式流量计式流量计 湿湿式流量计式流量计 皮囊皮囊式流量计式流量计等等 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 容积式流量计容积式流量计 ?常常见见的容积
10、式流量计的容积式流量计 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 容积式流量计容积式流量计 ?检测原理检测原理 流量计内流量计内部有部有 13 个转个转子，在流子，在流入口入口流流体压力体压力作用作用 下使转下使转子子转转动，动，随着转随着转子的子的转转动，动，使使流流体从体从流流入口入口 流流向向流流出口出口。 设转设转子与流量计子与流量计壳体之壳体之间的间的 容积容积已知已知（量（量具具），），则则通过通过 测量测量转转子的子的转转速，速，可知可知流流体体 流经流量计的流量流经流量计的流量；如果；如果测测 出转出转子子转转过的过的次次数，数，可获得可获得 流流体体的的总体总体积。积。 第八
11、章 流量检测技术第八章 流量检测技术 容积式流量计容积式流量计 ?检测原理检测原理 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 容积式流量计容积式流量计 ?检测原理检测原理 工作特性工作特性 与流与流体体的的粘度、密度以及粘度、密度以及工作工作温度、压力等因素有温度、压力等因素有 关关，相对来说相对来说，粘度粘度的的影影响要大响要大一一些些。 信号信号转转换换 ?就地显就地显示示 ?远传显远传显示示 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 容积式流量计容积式流量计 ?特点特点 精精度度高高，达达 0.20.5%，主要主要测测高高粘度粘度流流 体体，测，测总总流量。流量。 量程量程比比 10:1
12、。 对直对直管段管段无要求无要求。 小小流量时流量时泄漏大泄漏大，使使读读数数偏低偏低。 被被测流测流体体要求清洁要求清洁，否否则则易堵易堵或或磨损磨损。 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 节流式流量计（差压式流量计）节流式流量计（差压式流量计） ?检测原理检测原理 流流体体流经节流流经节流元件元件（阻阻力力件件）时，节流）时，节流元件元件 两端产生差两端产生差压压，与流量（流速）成，与流量（流速）成正正比比。 差差压压流量计流量计由由节流节流元件元件（装（装置置） 、引引压压 （取取压压）装）装置置、差差压压装装置置、显显示示仪仪表表组成。组成。 节流节流元件元件（装（装置置）有标准
13、有标准节流节流元件元件、特特殊殊节节 流流元件元件，标准标准节流节流元件元件有标准有标准孔孔板、标准板、标准喷喷 嘴嘴、标准、标准文丘里文丘里管管等等。 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 节流式流量计（差压式流量计）节流式流量计（差压式流量计） ?检测原理检测原理 标准标准孔孔板板流量计流量计 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 节流式流量计（差压式流量计）节流式流量计（差压式流量计） ?检测原理检测原理 标准标准孔孔板板流量计流量计 ?设设流动流动为为稳稳定定流动，流动， 由由流流体体的伯努利方程和的伯努利方程和 连续性方程连续性方程 p10 + 1 21v10 2 = p20
14、 + 1 22v20 2 v1A1 = v2A2 p10 + 1 2(C1v1) 2 = p20 + 1 2(C2v2) 2 + 1 2v2 2 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 节流式流量计（差压式流量计）节流式流量计（差压式流量计） ?检测原理检测原理 标准标准孔孔板板流量计流量计 ?流速流速 ?流量方程流量方程 v2 = 1 C2 2 + C1 22m2 2 (p10 p20) qV = v2A2 = A0 C2 2 + C1 22m2 2p qM = qV = A0 C2 2 + C1 22m2 2p 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 节流式流量计（差压式流量计）节流式
15、流量计（差压式流量计） ?检测原理检测原理 标准标准孔孔板板流量计流量计 ?流量方程流量方程 ?考虑考虑介质介质膨胀膨胀的流量方程的流量方程 qV = A0 2p qM = A02p qV = A0 2p 1 qM = A021p 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 节流式流量计（差压式节流式流量计（差压式 流量计）流量计） ?检测原理检测原理 标准标准孔孔板板流量计流量计 ?圆圆型型管道，管道，定定义孔义孔板板 管道管道直直径径比比=d/D 流流出出系系数数C qM = CA0 1 4 21p qV = CA0 1 4 2p 1 4 1 =C 节流式流量计（差压式流量计）节流式流量计（差压式流量计） ?检测原理检测原理 标准标准孔孔板板流量计流量计 ?对对流量流量系系数数（或流（或流出出系系数数C）影影响响 节流节流元件元件形式：形式：m、 取取压方式：压方式：取取压压系系数数 雷诺数雷诺数Re：C、 管管道情况道情况：能量：能量损失系损失系数数 开口截面比开口截面比m=A0/A1，收缩系收缩系数数 =A2/A0 第八章 流量检测技术第八章 流量检测技术 节流式流量计（差压式流量计）节流式流量计（差压式流量计） ?检测原理检测原理 标准标准孔孔板板流量计流量计 ?
