Датчики расхода

Расход вещества - это масса вещества или его объём, проходящий через поперечное сечение канала за определённый промежуток времени. Измеряют расход вещества приборами - расходомерами. Расходомер, снабжённый интегрирующим устройством для суммирования показаний, называют счётчиком.

Дроссельные датчики, используемые для регистрации расхода жидкости, например воды, имеют в своём составе диафрагму и дифференциальный манометр, регистрирующий перепад давления DР (рис. 5.5). Диафрагма имеет отверстие с диаметром меньше диаметра канала трубопровода, в котором течёт жидкость. Благодаря наличию диафрагмы, поток жидкости перед ней тормозится и статическое давление Р₁ потока увеличивается. За диафрагмой давление понижается, Р₂< Р₁. Разность давлений DР однозначно связана со скоростью потока жидкости в канале, υ _ж.

Δ Р=Р₁-Р₂ υ _ж=f (Δ Р)

Рис. 5.5. Дроссельный датчик расхода жидкости: 1-трубопровод; 2-диафрагма; 3-дифференциальный манометр-преобразователь

Величину DР регистрируют и преобразуют в электрический сигнал дифференциальным манометром. Очевидно, что при известном значении скорости v жидкости в канале и диаметре канала D можно однозначно определять расход этой жидкости, как

.

Скоростные датчики расхода (анемометры) функционируют на основе измерения средней скорости потока в канале с помощью лопастных колёс, вертушек, взаимодействующих с потоком (рис.5.6). В современных конструкциях таких расходомеров применяют герметизированные преобразователи скорости вращения вертушки в электрический сигнал, например импульсный, как показано на рисунке.

Рис. 5.6. Скоростной датчик расхода: 1 - трубопровод; 2 - вертушка; 3 - постоянный магнит; 4 - формирователь электрических импульсов.

В этом преобразователе может использоваться электромагнитная схема формирования импульсов или геркон. Частота следования импульсов n однозначно связана с частотой вращения вертушки и соответственно со скоростью потока υ _ж = f (n), которая определяет расход жидкости V_ж = v_жpD²/4.

Бесконтактные датчики расхода (ультразвуковые, электромагнитные (индукционные), радиоизотопные и др., не вносят возмущения в поток жидкости и газа и позволяют благодаря этому достичь более высокой точности регистрации скорости потока. Принцип их заключается в том, что под воздействием какого-либо источника излучения в потоке происходят изменения плотности или образуются метки (ионные, радиоактивные), имеющие скорость одинаковую с потоком. Измеряя скорость метки получают скорость потока. В ультразвуковых датчиках используется эффект Допплера. Электромагнитные (индукционные) датчики функционируют на основе явления электромагнитной индукции.