流量傳感器

流量傳感器（Flow   sensor）又名流量計(jì)（flowmeter）這是一種測(cè)量流體的裝置（如液體或氣體）流量的裝置。可以追溯到19世紀(jì)，從最初基于機(jī)械流體測(cè)量原理的設(shè)計(jì)，到今天的 各種智能流量傳感器，可通過(guò)不同的傳感技術(shù)安裝在流體管道中（如電磁、靜電容抗、位移、超聲波等）以實(shí)時(shí)監(jiān)控流體流動(dòng)的速度和流量。

流量傳感器廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制和微處理技術(shù)中、流量監(jiān)測(cè)和控制、科學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)室儀器、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器等領(lǐng)域。常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景包括：液化天然氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、水處理、食品和化妝品生產(chǎn)、化工生產(chǎn)、石油和天然氣生產(chǎn)及其他行業(yè)。

流量傳感器的未來(lái)發(fā)展將更加小型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、低功耗化、創(chuàng)新化和國(guó)際化。

小型化：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，小型化技術(shù)已成為流量傳感器發(fā)展的主要趨勢(shì)。未來(lái)，流量傳感器將越來(lái)越小，越來(lái)越小，越來(lái)越輕，從而可以更方便地安裝在各種場(chǎng)合，同時(shí)還可以提高傳感器的精度和可靠性。

數(shù)字化：數(shù)字技術(shù)是流量傳感器發(fā)展的另一個(gè)重要趨勢(shì)。傳感器的數(shù)字化技術(shù)可以提高傳感器的測(cè)量精度和穩(wěn)定性，還可以降低傳感器的成本和功耗。未來(lái)的流量傳感器將采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

智能化：智能技術(shù)是未來(lái)流量傳感器發(fā)展的另一個(gè)重要趨勢(shì)。未來(lái)的流量傳感器將采用各種先進(jìn)技術(shù)，如人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、分析和處理以提高交通數(shù)據(jù)的價(jià)值和應(yīng)用范圍。

多功能化：隨著應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，流量傳感器也需要具備更多的功能。未來(lái)的流量傳感器將具有更多功能，例如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制等，滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

低功耗化：低功耗技術(shù)是未來(lái)流量傳感器發(fā)展的重要趨勢(shì)。未來(lái)的流量傳感器將采用更先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)等，以實(shí)現(xiàn)低功耗、壽命長(zhǎng)，能更好地滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)節(jié)能環(huán)保的要求。

創(chuàng)新化：材料創(chuàng)新也是未來(lái)流量傳感器發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。未來(lái)的流量傳感器會(huì)越來(lái)越薄、堅(jiān)韌且高導(dǎo)熱的材料，如復(fù)合材料、3D打印等，以實(shí)現(xiàn)更好的性能和更長(zhǎng)的使用壽命。

國(guó)際化：隨著全球化的發(fā)展，流量傳感器也需要具有國(guó)際化的特點(diǎn)。未來(lái)的流量傳感器會(huì)越來(lái)越重視國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證與合作，積極推廣自身產(chǎn)品和技術(shù)，擴(kuò)大在全球市場(chǎng)的影響力和競(jìng)爭(zhēng)力。

流量傳感器的基本原理是利用流體在管道中流動(dòng)時(shí)在管道中產(chǎn)生的壓力、回聲、磁通量的變化被測(cè)量，并且它將獲得的流量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并將其發(fā)送到電子控制單元(ECU)以便獲得流體的流速。流量傳感器有四個(gè)基本測(cè)試原理：

差壓測(cè)量法：差壓測(cè)量是流量傳感器最常用的測(cè)量方法之一。其基本原理是在管道中的兩個(gè)不同位置安裝壓力傳感器，分別測(cè)量管道中的靜壓和動(dòng)壓，然后通過(guò)壓差傳感器計(jì)算出兩個(gè)壓力值的差值，從而得到流體的流量。流量計(jì)算公式：q=k√δP，市場(chǎng)上銷(xiāo)售的大多數(shù)水流量計(jì)都是用這種方法制造的。

回聲測(cè)量法：

回聲測(cè)量是一種利用聲波測(cè)量流體流量的技術(shù)。其基本原理是在管道中發(fā)射特定頻率的聲波，并測(cè)量聲波的回波時(shí)間，從而計(jì)算出流體的流速和流量。

聲波發(fā)射器向管道中發(fā)射周期性聲波當(dāng)聲波沿管道傳播時(shí)，會(huì)與流體相互作用并多次反射，最后反射回聲波發(fā)射器，這就是所謂的混響。通過(guò)測(cè)量混響時(shí)間，可以計(jì)算混響距離。

通過(guò)測(cè)量混響時(shí)間、計(jì)算流體流速的距離和經(jīng)過(guò)時(shí)間。使用公式：V = 2L / t可以計(jì)算混響距離。

最后，通過(guò)計(jì)算流速和管道的橫截面積，可以計(jì)算出流體的流量。利用公式Q = AV，得到。

電磁測(cè)量法：電磁測(cè)量是利用布置在管道中的電磁傳感器來(lái)測(cè)量流體流量。當(dāng)流體通過(guò)管道時(shí)，會(huì)在電極中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)通過(guò)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)，可以計(jì)算出流體的流速。

電磁傳感器的感應(yīng)公式是液體的速度，所以需要先計(jì)算液體的平均速度V = Q / A

產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)可以通過(guò)電磁傳感器輸出信號(hào)E = KBVD來(lái)測(cè)量

通過(guò)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)，我們可以計(jì)算出流體流量Q = E / (KBX)

用電磁測(cè)量法測(cè)量管道中物質(zhì)和液體的密度、溫度等因素比較敏感，需要注意這些參數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

旋轉(zhuǎn)式測(cè)量法：旋轉(zhuǎn)測(cè)量是一種通過(guò)測(cè)量旋轉(zhuǎn)儀器內(nèi)部流體沿旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)測(cè)量流量的技術(shù)。其基本原理是測(cè)量旋轉(zhuǎn)流量計(jì)旋轉(zhuǎn)部件上流體的轉(zhuǎn)速，通過(guò)這個(gè)轉(zhuǎn)速和流量計(jì)的幾何參數(shù)計(jì)算流量。通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)速，可以計(jì)算出流量Q = KVC用旋流法制作的流量計(jì)響應(yīng)速度快、測(cè)量精度高。

根據(jù)其結(jié)構(gòu)和工作原理，流量傳感器主要分為以下幾類(lèi)

差壓流量傳感器

差壓流量傳感器是最常見(jiàn)的流量傳感器之一。其基本原理是測(cè)量流體通過(guò)管道時(shí)在管道內(nèi)產(chǎn)生的壓力差，從而獲得流體的流量。差壓流量傳感器包含兩個(gè)傳感器，一個(gè)用于測(cè)量管道的靜壓，另一個(gè)用于測(cè)量管道內(nèi)流體的動(dòng)壓。然后通過(guò)計(jì)算兩個(gè)壓力之間的差值，可以獲得流體的流速。

電磁流量傳感器

電磁流量傳感器通過(guò)測(cè)量流體通過(guò)的電極之間的電磁感應(yīng)力來(lái)測(cè)量流量。它主要由電極、感應(yīng)線(xiàn)圈、流體傳感器和顯示器等。當(dāng)流體通過(guò)電磁流量計(jì)中的傳感器時(shí)，電極產(chǎn)生電場(chǎng)，感應(yīng)線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)流體在傳感器中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生交變磁流時(shí)，會(huì)在感應(yīng)線(xiàn)圈中引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生電磁感應(yīng)力。這個(gè)力和流體的速度、磁場(chǎng)強(qiáng)度與電導(dǎo)率有關(guān)。

據(jù)法拉第公司稱(chēng)根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度和導(dǎo)體速度增加時(shí)，電磁感應(yīng)力也會(huì)增加。因此，流體的流速越快，電磁感應(yīng)力越大，感應(yīng)信號(hào)越強(qiáng)。電磁感應(yīng)力與流量成正比，因此可以獲得精確的流量測(cè)量。通過(guò)傳感器內(nèi)部的感應(yīng)線(xiàn)圈，測(cè)量流體的速度，然后結(jié)合管道的面積可以計(jì)算出流體的體積或質(zhì)量流量。通過(guò)將流量值傳輸?shù)斤@示器，可以實(shí)時(shí)顯示流量值。

超聲波流量傳感器

超聲波流量傳感器是利用超聲波檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行流量測(cè)量的儀器。它根據(jù)多普勒效應(yīng)和聲速不受流體密度變化影響的特性工作。超聲波流量傳感器由兩個(gè)傳感器組成，一個(gè)設(shè)置為發(fā)射器，另一個(gè)設(shè)置為接收器，安裝在管道的相對(duì)位置。變送器發(fā)出具有固定頻率和波形的聲波，聲波穿過(guò)管道中的液體并反射回傳感器。同時(shí)，接收器接收來(lái)自發(fā)射器的超聲波，并測(cè)量其頻率和變化。

當(dāng)液體在管道中流動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)超聲波的頻率產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，即波長(zhǎng)會(huì)被壓縮或拉伸，這取決于液體流動(dòng)的方向和速度。傳感器測(cè)量頻率變化并計(jì)算液體的速度。同時(shí)超聲波流量計(jì)測(cè)量?jī)蓚€(gè)傳感器在不同位置的時(shí)間差來(lái)計(jì)算流量。

體積流量傳感器

容積式流量傳感器通常由兩個(gè)互連的容積室組成，一個(gè)用于進(jìn)料，另一個(gè)用于出料。當(dāng)流體從進(jìn)給容積室進(jìn)入排出容積室時(shí)，容積室中的液位發(fā)生變化，這可以通過(guò)傳感器測(cè)量和記錄，然后可以計(jì)算出流體的體積流量。體積流量傳感器常用于化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥、食品、汽車(chē)和其他領(lǐng)域的流量測(cè)量。

可變面積流量傳感器

可變面積流量傳感器是一種利用流體通過(guò)流道時(shí)產(chǎn)生的壓差來(lái)測(cè)量流量的傳感器。其結(jié)構(gòu)基本上由一個(gè)入口和一個(gè)出口組成流體從入口進(jìn)入流動(dòng)通道，并且通常在流動(dòng)通道中設(shè)置錐形狹窄部分（也稱(chēng)為喇叭口）和用于測(cè)量壓力的裝置。當(dāng)流體通過(guò)喇叭口時(shí)，流道的橫截面積隨著流體流動(dòng)的位置而變化，從而導(dǎo)致流體速度和壓力的變化。通過(guò)測(cè)量入口和喇叭口之間的壓差，可以計(jì)算出流體的流量最簡(jiǎn)單的可變面積流量計(jì)，也稱(chēng)為浮子流量計(jì)或轉(zhuǎn)子流量計(jì)。

可變面積流量傳感器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、液體不易堵塞，常用于需要長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的測(cè)量場(chǎng)合，如化工等、石油、發(fā)電等領(lǐng)域。

渦街流量傳感器

通過(guò)利用流體通過(guò)渦街引起的渦流和振動(dòng)（馮卡曼效應(yīng)）傳感器檢測(cè)流量的原理是檢測(cè)液體的流動(dòng)部分中一定存在旋轉(zhuǎn)渦流。渦街流量計(jì)的主要部件是渦輪和傳感器。渦輪是一種多葉片的旋轉(zhuǎn)部件，置于管道中隨著流體的流動(dòng)，由于流體的沖擊和摩擦，渦輪開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。渦輪旋轉(zhuǎn)的速度與流體的流速成正比。

傳感器通常使用霍爾效應(yīng)和其他技術(shù)來(lái)測(cè)量渦輪旋轉(zhuǎn)的頻率。當(dāng)渦輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，每一個(gè)葉片都會(huì)在磁場(chǎng)中產(chǎn)生一個(gè)磁信號(hào)，被傳感器檢測(cè)并計(jì)算出來(lái)，進(jìn)而計(jì)算出流量。

由于流體通過(guò)渦街，會(huì)產(chǎn)生渦流，從而使渦輪旋轉(zhuǎn)因此，渦街流量計(jì)的原理是通過(guò)將這種渦旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為葉片的旋轉(zhuǎn)來(lái)測(cè)量流量。

熱式流量傳感器

根據(jù)流體的導(dǎo)熱系數(shù)與其流量成正比的原理，通過(guò)檢測(cè)流體中的溫度變化來(lái)監(jiān)控流量的傳感器。熱流量傳感器主要由兩個(gè)傳感器組成，即加熱器和溫度傳感器。當(dāng)流體通過(guò)加熱器時(shí)，加熱器將加熱流體以提高其溫度，溫度傳感器用于測(cè)量流體的溫度。因?yàn)榧訜崞魃嫌蝹鞲衅鳒y(cè)量的溫度高于下游傳感器測(cè)量的溫度，所以流體在加熱器和傳感器之間形成溫度梯度。根據(jù)恒溫差原理，流量與溫度梯度成正比，流量與加熱器消耗的電功率成正比。

因此，測(cè)量加熱器的上游和下游傳感器之間的溫度差，從而可以計(jì)算流體的流速。具體計(jì)算方法是通過(guò)檢測(cè)溫度傳感器之間的溫度差，并根據(jù)熱傳導(dǎo)定律使用一個(gè)方程來(lái)計(jì)算流量。

圓盤(pán)流量傳感器

盤(pán)式流量計(jì)是一種機(jī)械流量計(jì)，通過(guò)測(cè)量圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)的圓周長(zhǎng)度來(lái)確定流量它是一種應(yīng)用頻率很高的工業(yè)流量計(jì)。圓盤(pán)流量計(jì)主要由圓盤(pán)和計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)組成，其中圓盤(pán)安裝在管道中，計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)用于測(cè)量圓盤(pán)隨著流體的流動(dòng)和旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的圓周長(zhǎng)度，然后通過(guò)一系列計(jì)算計(jì)算出流體的流量。

圓盤(pán)的形狀為扇形，其軸徑等于管徑，旋轉(zhuǎn)軸垂直于流體方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體從圓盤(pán)中心進(jìn)入，流經(jīng)風(fēng)扇邊緣，然后從圓盤(pán)中心流出。在工作中，由于流體的推力，轉(zhuǎn)輪保持旋轉(zhuǎn)當(dāng)計(jì)時(shí)器中的固定時(shí)間過(guò)去時(shí)，計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)可以根據(jù)轉(zhuǎn)輪的周長(zhǎng)精確計(jì)算出流量。

圓盤(pán)式流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單精度高使用方便測(cè)量穩(wěn)定對(duì)流體壓力和溫度的變化影響小等特點(diǎn)，可測(cè)量多種介質(zhì)。因此，它在石油中被廣泛使用、化工、農(nóng)業(yè)、生物技術(shù)、在醫(yī)學(xué)和其他領(lǐng)域的流量測(cè)量中。然而，盤(pán)式流量計(jì)沒(méi)有顯示屏，所以它可以 不能直接觀察流量值，需要外部?jī)x器顯示或記錄流量值。

玻（珀）耳掛式流量傳感器

螺栓式流量傳感器是一種基于螺栓效應(yīng)的流量傳感器。它主要由安裝在管道中的玻璃耳傳感器和測(cè)量電路組成。當(dāng)流體通過(guò)玻爾茲曼傳感器時(shí)，流體中的質(zhì)子旋轉(zhuǎn)，從而在傳感器中產(chǎn)生磁場(chǎng)。玻爾茲曼傳感器將在該磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生電壓信號(hào)，該信號(hào)與流體的流速成正比。螺栓型流量傳感器的特點(diǎn)是響應(yīng)速度快、無(wú)動(dòng)壓損失，適用于低速范圍的測(cè)量。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)

流量計(jì)在發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用主要用于測(cè)量和控制燃油、空氣和其他介質(zhì)的流量和質(zhì)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)的流量計(jì)包括：

燃油控制系統(tǒng)：燃油流量計(jì)通常安裝在燃油系統(tǒng)入口處、噴油嘴和其他位置用于精確測(cè)量噴入燃燒室的燃油量。燃油流量計(jì)檢測(cè)燃油流量與所需燃油流量的差值，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整噴油量，保證供油的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和燃油經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)：空氣流量計(jì)通常放置在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口處，用于測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量和空氣溫度。通過(guò)測(cè)量空氣流量并將其發(fā)送到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，可以更好地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量和輸出功率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。

渦輪流量系統(tǒng)：渦輪流量計(jì)用于測(cè)量排氣系統(tǒng)中空氣的流入和流出。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中通常采用渦輪流量計(jì)作為空氣流量傳感器，通過(guò)測(cè)量進(jìn)出口流量之差來(lái)計(jì)算流量，實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。

石油化工產(chǎn)業(yè)

石油化工行業(yè)的流量計(jì)主要用于監(jiān)測(cè)加工和冶煉過(guò)程中液體或氣體的流量。石油化工行業(yè)常用的流量計(jì)包括以下幾類(lèi)：

流量壓力變送器

流量壓力變送器通過(guò)測(cè)量流體在管道中通過(guò)的壓差來(lái)計(jì)算流體的流量。它可以用來(lái)測(cè)量液體或氣體，主要用于石油化工生產(chǎn)中的原油、天然氣、乙烯、丙烯和其他介質(zhì)的流量測(cè)量。

測(cè)量液體或氣體的流量

流體的速度和流量主要是用超聲波來(lái)測(cè)量的，可以用來(lái)測(cè)量液體或氣體，在石油化工生產(chǎn)中常用于水中、廢水、天然氣、氫氣、氮?dú)獾冉橘|(zhì)。

廢物排放流量監(jiān)控

石油化工行業(yè)制酸生產(chǎn)中一般采用電磁流量計(jì)、堿、溶液、廢水等介質(zhì)。通過(guò)在各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確的流量測(cè)量，可以減少石化生產(chǎn)中的損失、提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，確保生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性和安全性。

家用電器

流量計(jì)也廣泛應(yīng)用于家用電器：

洗衣機(jī)：洗衣機(jī)使用流量計(jì)來(lái)控制水的流量，以確保在不同的洗滌程序中使用適當(dāng)?shù)乃俊Ａ髁坑?jì)通過(guò)向洗衣機(jī)的控制面板發(fā)送信號(hào)來(lái)控制水閥的打開(kāi)和關(guān)閉，以確保洗衣機(jī)在漂洗和脫水循環(huán)中使用合適的水流量，從而提高洗滌效率并節(jié)省水資源。

流量傳感器

空氣凈化器：空氣凈化器使用流量計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)進(jìn)出空氣的流量，從而調(diào)節(jié)凈化器的工作效率并降低噪音。當(dāng)空氣流量過(guò)低時(shí)，凈化器會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)濾器的清潔度，以提高凈化效率。

水處理設(shè)備：例如飲水機(jī)、井水過(guò)濾器等需要使用流量計(jì)來(lái)控制進(jìn)出水的流量，以確保水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)并節(jié)約用水。

熱水器：熱水器使用流量計(jì)來(lái)監(jiān)控流入和流出，以確保熱水器的效率和穩(wěn)定性。該流量計(jì)可以幫助熱水器根據(jù)水的流量來(lái)控制加熱器的供電，從而節(jié)約能源，延長(zhǎng)使用壽命。

冰箱：該流量計(jì)可用于測(cè)量冰箱中冷凝器的進(jìn)出水流量，以確保冷卻系統(tǒng)的正常運(yùn)行并延長(zhǎng)制冷系統(tǒng)的使用壽命。

燃?xì)獗恚喝細(xì)獗硎褂昧髁坑?jì)測(cè)量燃?xì)饬髁坎⒂?jì)算燃?xì)饬浚瑥亩鴮?shí)現(xiàn)精確結(jié)算功能。