关于水流量计的测量原理介绍
点击次数：3696 发布时间：2021-09-09 01:36:06
1、基于使用电磁流量计的工作原理
水流量计测量原理是基于法拉第电磁感应规律。流量计的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上。其电极头于衬里内表面基本齐平。励磁线圈由双向方波脉冲励磁时，将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为B的工作磁场。此时，如果具有一定电导率的流体流经测量管，将切割磁力线感应出电动势E。电动势E正比于磁通量密度B，测量管内径d与平均流速 的乘积、电动势E（流量信号）由电极检出并通过电缆送至转换器。转换器将流量信号放大处理后，可显示流体流量，并能输出脉冲，模拟电流信号，用于流量的测量和控制。
式中： E---------为电极间的信号电压（v）
B---------磁通密度（T）
d---------测量管内径(m)
--------平均流速（m/s）
K---------常数
由于K为常数，励磁电流是恒流的，故B也是常数，则由（1-1）式可知，体积流量Q与信号电压E成正比，即流速感应的信号电压E与体积流量Q成线性关系。因此，只要测量出E就可确定流量Q，这就是电磁流量计的基本工作原理。
由(1-1）式可知，被测流体介质的温度、密度、压力、导电率、液固两相流体介质的液固成分比等参数不会影响测量结果。至于流动状态只要符合轴对称流动（如层流或紊流）就不会影响测量结果的。因此说电磁流量计是一种真正的体积流量计。
2、基于使用涡轮流量计的工作原理
水流量计流体流经传感器壳体，由于叶轮的叶片与流向有一定的角度，流体的冲力使叶片具有转动力矩，克服摩擦力矩和流体阻力之后叶片旋转，在力矩平衡后转速稳定，在一定的条件下，转速与流速成正比，由于叶片有导磁性，它处于信号检测器（由永久磁钢和线圈组成）的磁场中，旋转的叶片切割磁力线，周期性的改变着线圈的磁通量，从而使线圈两端感应出电脉冲信号，此信号经过放大器的放大整形，形成有一定幅度的连续的矩形脉冲波，可远传至显示仪表，显示出流体的瞬时流量或总量。在一定的流量范围内，脉冲频率f与流经传感器的流体的瞬时流量Q成正比，流量方程为：
式中：
f——脉冲频率[Hz]
k——传感器的仪表系数[1/m3]，由校验单给出。
Q——流体的瞬时流量（工作状态下）[m3/h]
3600——秒时换算系数
每台传感器的仪表系数由制造厂填写在检定证书中，k值设入配套的显示仪表中，便可显示出瞬时流量和累积总量。
3、基于使用涡街流量计的工作原理
水流量计在流体中设置非流线型旋涡发生体（阻流体），则从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图(一)所示。
旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f，被测介质来流的平均速度为V，旋涡发生体迎流面宽度为d，表体通径为D，根据卡曼涡街原理，有如下关系式:
f=StV/d 公式(1)
式中：
f－发生体一侧产生的卡门旋涡频率
St－斯特罗哈尔数（无量纲数）
V－流体的平均流速
d－旋涡发生体的宽度
由此可见，通过测量卡门涡街分离频率便可算出瞬时流量。其中,斯特罗哈尔数（St）是无因次未知数，
图（二）表示斯特罗哈尔数（St）与雷诺数（Re）的关系。
在曲线表中St＝0.17的平直部分，漩涡的释放频率与流速成正比,即为涡街流量传感器测量范围度。只要检测出频率f就可以求得管内流体的流速，由流速V求出体积流量。所测得的脉冲数与体积量之比，称为仪表常数（K），见式（2）
K＝N/Q（1/m³） 公式（2）
式中：K＝仪表常数（1/m³）。
N＝脉冲个数
Q＝体积流量（m³）
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