检测仪表与传感器(流量检测)
流量检测仪表基础知识讲义
第四章流量检测仪表1．概述〔流量的概念和单位、流量检测方法及流量计分类〕在生产过程中，为了有效地进行操作、操纵和监督，需要检测各种流体的流量。
物料总量的计量依旧经济核算和能源治理的重要依据。
流量检测仪表是开展生产，节约能源，先进产品质量，提高经济效益和治理水平的重要工具，是工业自动化仪表与装置中的重要仪表之一。
流体的流量是指在短临时刻内流过某一流通截面的流体数量与通过时刻之比，该时刻足够短以致可认为在此期间的流淌是稳定的。
此流量又称瞬时流量。
流体数量以体积表示称为体积流量，流体数量以质量表示称为质量流量。
流量的表达式为：式中为体积流量，单位；为质量流量，；V为流体体积，m3；M为流体质量，Kg；t为时刻；为流体密度，；为流体平均流速，；为流通截面面积，。
在某段时刻内流体通过的体积或质量总量称为累计流量或总流量，它是体积流量或质量流量在该段时刻的积分。
流量检测方法能够回为体积流量检测和质量流量检测两种方式，前者测得流体的体积流量值，后者能够直截了当测得流体的质量流量值。
测量流量的仪表称为流量计，测量流体总量的仪表称为计量表或总量计。
流量计通常由一次装置和二次仪表组成。
一次装置安装于流道的内部或外部，依据流体与之相互作用关系的物理定律产生一个与流量有确定关系的信号，这种一次装置亦称流量传感器。
二次仪表那么给出相应的流量值大小。
流量计的种类繁多，各适合于不同的工作场合。
按检测原理分类的典型流量计列在见下表。
流量计的分类2.容积式流量计容积式流量计是直截了当依据排出体积进行流量累计的仪表，它利用运动元件的往复次数或转速与流体的连续排出量成比例对被测流体进行连续的检测。
容积式流量计能够计量各种液体和气体的累积流量，由于这种流量计能够周密测量体积量，因此其类型包括从小型的家用煤气表到大容积的石油和天然气计量仪表，广泛地用作治理和贸易的手段。
容积式流量计由测量室、运动部件、传动和显示部件组成。
它的测量主体为具有固定标准容积的测量室，测量室由流量计内部的运动部件与壳体构成。
传感器与检测技术流量检测
6.2.2.4 靶式流量计
靶：管流中垂直于流动方向安装的圆盘形阻挡件
流体经过时对靶产生作用力，此
作用力与流速有一定关系。
以直径比 d / D
表示流量公式：
1 qV ka D 2
F
靶式流量计结构原理 1—力平衡转换器；2—密封膜片； 3—杠杆；4—靶；5—测量导管
6.2.2.5 浮子流量计
1）测量原理及结构
浮子的力平衡公式：
p Af V f f g
Af ：浮子截面积；V f ：浮子体积
f ：浮子密度
代入节流流量方程式得：
浮子流量计测量原理
qV A0
2 gV f f
Af
A0为环隙面积，与浮子高度h对应
K s qm 4 r
：扭角；K s：扭转弹性系数；
：振动角速度；r：U形管跨度半径
KS 2r sin 2r t ; qm 2 t; vp L 8r
6.3.2.2 热式质量流量计
原理：利用外热源对被测流体加热，测量因流体 流动造成的温度场变化，从而测得流体的质量流量。 流量方程式：
流出系数C： CE，渐进速度系数E：E
1 1 4
；
qV KCE d
2
p
；qm KCE d 2 p
ห้องสมุดไป่ตู้
标准节流装置示意
节流装置取压方式
法兰取压 角接取压
6.2.2.2 均速管流量计
流体流经均速管产生与流量有确定关系的差压信号。
均速管的实用流量方程式：
qV
4
Dv
椭圆齿轮 流量计
腰轮流量 计
流量检测与仪表定义和特点讲解
Q 0.12645KrYr Fr D2 P /
M 0.12645KrYr Fr D2 P
, m3 / h , kg / h
式中：D —管道内径mm； ΔP—压差，kPa； ρ —流体体密度，kg/m3。
刘玉长
3.转子流量计
在一个向上略为扩大的均匀 锥形管内，放一个较被测流体密度 稍大的浮子(也叫转子)，当流体自 下而上流动时，浮子受到流体的作 用力而上升，流体的流量愈大，浮 子上升愈高。浮子上升的高度就代 表一定的流量。从而可从管壁上的 流量刻度标尺直接读出流量数值。
利用传感器测量管上对称配置的电 极引出感应电势，经放大和转换处理后， 仪表指示出流量值。
刘玉长
测量原理
当流体连续流过节流孔时，在节 流件前后由于压头转换而产生压差。 对于不可压缩流体例如水，节流前后 流体的密度保持不变。
流体流经节流孔前 后的流态变化
刘玉长
则不可压缩流体的体积流量Q与质量流量M为:
Q AdV2
1 2 4 Ad
2P
=
Ad
2P
(5)
M
Q
Ad
2P
其中 / 1 2 4 称为流量系数，它是一个
综合性系数，其值与节流件的类型、取压方式、 直径比及雷诺数等因素有关，由实验确定。
刘玉长
对于空气、煤气、水蒸汽等可压缩流体，流体 流经节流装置前后的流体密度会发生变化，故应引入 一个可膨胀系数ε，则可压缩流体的流量基本方程为：
Q CE Ad
2 P
M CE Ad 2P
, m3 /s , kg/s
刘玉长
阿牛巴(Annubar)流量计 阿牛巴是一种均速流量探头，配以差压变送器和流量积算器而组成
阿牛巴流量计，也属于差压式流量测量仪表，用来测量一般气体、液体和 蒸汽的流量。
第三章 压力检测仪表
mm m dyn/cm2 lb/in2
常见压力传感器外形
工业压力变送器 数字压力变送器 通用压力变送器 隔离压力变送器 高温压力变送器 隔离压差变送器 隔离液位变送器 微压变送器 电容压力变送器 隔膜压力变送器 绝压变送器 双膜压差变送器
微型探针压力计 暖风空调压力计 湿式压力变送器 本安压力变送器
§3.1 概 述 一、测量过程与测量误差
1.测量过程：不论检测方法和仪表结构多么不同， 测量的实质都是将被测参数与其所对应的测量 单位进行比较的过程，而测量仪表是实现这种 比较的工具。尽管测量原理各式各样，但都是 将被测参数经过一次或多次能量的转换，最终 获得一种便于显示和传递的信号形式的过程。 例如：采用热电偶进行温度的测量 （温度－> 电流信号－>毫伏测量表指针偏转－>与温度标 尺进行比较）
示值之比，即：Y= Δ/ X0=(X-X0)/X0
二、检测仪表的性能指标
1. 准确度与允许误差
• 准确度（精度）：反映测量值与其真值的接近程度；
• 仪表的精度不仅与绝对误差（通常指各测量点绝对误 差中的最大值）有关，而且与仪表的测量范围有关， 因此，工业中不是用绝对误差来表示精度，而是用相 对百分误差δ或者允许误差δ允来表示， δ允越大，精度 越低，反之，精度越高。
OEM血压计
OEM压力芯片
压力计的分类与工作原理
工业压力计通常按敏感元件的类型及转换原 理的不同进行分类： • 液柱式压力计 • 活塞式压力计 • 弹性式压力计 • 电气式压力计
1. 液柱式压力计
测量原理： 根据流体静力学原理，将被测压力转换为液柱高度的 测量。 即：P=ρgh 所以 ： h=P / ρg
该类传感器利用电阻应变原理构成。（金属、半导体应变片两类） （1）当应变片产生压缩应变时，其阻值减小； （2）当应变片产生拉伸应变时，其阻值增加。 应变片式压力计将应变片阻值的变化，通过桥式电路转换 成相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他仪表显示出 被测压力的大小。
传感器流量计传感器安全操作及保养规程
传感器流量计传感器安全操作及保养规程前言传感器流量计传感器是一种应用广泛的传感器，广泛用于各种流量计、测量仪器等领域。
正确的使用和维护对保证其正常运行和延长寿命具有重要作用。
本文将介绍传感器流量计传感器的安全操作及保养规程。
安全操作规程1. 安装前检查传感器在安装传感器之前，需要检查传感器的外观和内部是否损坏。
如果出现损坏，需要更换。
此外，还需要检查电气连接是否良好，特别是连接线路是否正确、接触是否良好等。
2. 安装位置选择在安装传感器时，应选择合适的位置，并确保传感器与被测液体（或气体）无直接接触。
应该避免在管道弯曲处或液体的冲击处安装。
3. 使用正确的导线在安装传感器时，应使用正确的导线。
传感器的信号输出是用于连接各种信号调理和显示设备的，所以应使用正确的类型和长度的导线来保证传感器的信号输出正确和稳定。
4. 防止过载和静电干扰应避免传感器长时间处于过载状态，并应遵循静电消散规程以避免静电干扰。
5. 确保传感器接地在安装传感器时，必须确保将传感器安装在有效的接地点，以便在发生故障时确保人员和设备的安全。
保养规程1. 定期清洗传感器应该定期对传感器进行清洗，以确保其在使用中保持良好的工作状态。
应使用柔和的清洗剂和轻柔的清洗方式来避免对传感器及其组件产生损伤。
2. 定期校准传感器传感器需要定期进行校准。
校准应在权威机构或有经验的技术人员的指导下进行。
3. 保持传感器干燥传感器应保持干燥，避免受到潮湿环境中的影响。
应在通风良好的环境中储存。
4. 定期检查传感器性能应每年进行一次性能检查，以确保传感器的性能符合要求。
在检查中，应注意传感器的响应时间、线性性、重复性等参数。
结论传感器流量计传感器的安全操作和正确的维护对确保传感器的正常运行和延长其使用寿命至关重要。
本文介绍了传感器流量计传感器的安全操作规程和保养规程，希望能够对使用者和维护人员提供有关的指导。
电磁流量计传感器检测方法
电磁流量计传感器检测方法
1、将两根电缆线从转换器上拆下。
2、用兆欧表分别检测每一根线对传感器外壳的绝缘阻值除了红
色的对地导通外，其余的绝缘阻值大于20兆欧。
3、三芯电缆的黑白两线之间的绝缘电阻值必须大于20兆欧。
4、用万用表检测两芯电缆的两个线头之间，结果应在40~100欧
之间。
5、三芯电缆的黑白两线对两芯的任意一根的绝缘阻值必须大于
20兆欧。
若以上的检查都符合要求，则仪表传感器没有问题。
如果绝缘阻值低，可以采取热吹风的方式干燥。
如果不行的话，必须返厂维修。
如果传感器没有问题，仪表还是不能正常工作，转换器信号部分可能损坏，需要更换转换器。
第六章 流量测量(新)
第一节 流量测量的基本知识
一、流体的流量 流量的定义：流体流量是指单位时间内流过管道或明渠某一截 面流体的量，也称为瞬时流量。 在某一段时间间隔内流过某一截面的流体的量称为流过的总量， 也称作积分流量或累积流量。总量除以得到总量的时间就称为 该段时间内的平均流量。 流体流量的表示：一般可分为质量流量 qm 和体积流量 qV。 两 者之间满足以下关系：
式中
n——椭圆齿轮的旋转次数；V0——半月形测量室 的容积； R——容积室的半径； a，b——椭圆齿 轮的长半轴和短半轴；δ——椭圆齿轮的厚度。
椭圆齿轮流量计的工作原理
腰轮流量计
二、容积式流量计的特点
1．测量准确度高，一般可达±(0.1～0.5)％，是所有流 量仪表中测量精度最高的一类仪表。 2．安装管道条件对流量计计量精度没有影响，流量计前 不需要直管段，这使得容积式流量计在现场使用有 极重要的意义。 3．测量范围较宽，典型的流量量程比可为5:1到10:1， 特殊的可达30:1。 4. 机械结构较复杂，体积庞大笨重，一般只适用于中小 口径仪表。 5. 大部分容积式流量计只适用于洁净单相流体。测量含 有颗粒、脏污物的流体时需安装过滤器，测量含有 气体的液体时必须安装气体分离器。
l m 1 1.25 D
所以，体积流量与频率f之间的关系为：
d d qv D (1 1.25 ) f 4 D St
2
二、涡街流量计的结构
涡街流量计由传感器和转换器两部分组成。 传感器包括旋涡发生体、检测元件、安装架和法 兰等。 转换器包括前臵放大器、滤波整形电路、接线端 子、支架和防护罩等。智能式仪表还将CPU、存储单元、 显示单元、通讯单元及其他功能模块也装在转换器内， 形成智能型和组合型涡街流量。 旋涡发生体是涡街流量计的关键部件，一般采用 1Cr18Ni12Mo2Ti 不锈钢。旋涡发生体的几何参数大多 通过实验确定。旋涡发生体的形状按柱形分，它有圆 柱、三角柱、梯形柱、T形柱等；按结构分，它有单体、 双体和多体之分。
3.3(流量) 检测仪表与传感器解析
②当要求压力损失较小时,可采用喷嘴、文丘里管等。
11
过程装备控制技术
3.3、流量检测及仪表 3.3.2 差压式流量计
③在测量某些易使节流装置腐蚀、沾污、磨损、变形的 介质流量时,采用喷嘴较采用孔板为好。 ④在流量值与压差值都相同的条件下,使用喷嘴有较高的 测量精度,而且所需的直管长度也较短。
24
过程装备控制技术
3.3、流量检测及仪表 3.3.2 差压式流量计
（2）测量气体流量时，上述的这些基本原则仍然适用。 ①取压点应在节流装置的上半部。 ②引压导管最好垂直向上，至少亦应向上倾斜一定的坡度， 以使引压导管中不滞留液体。 ③如果差压计必须装在节流装置之下，则需加装贮液罐和 排放阀， （3）测量蒸汽的流量时，要实现上述的基本原则，必须解决 蒸汽冷凝液的等液位问题，以消除冷凝液液位的高低对测量 精度的影响。常见的接法见图3-6所示。
差压计阀组安装示意图 1，2—切断阀；3—平衡阀 隔离罐的两种形式
28
过程装备控制技术
3.3、流量检测及仪表
3.3.3 转子流量计 一、 工作原理
当测量流体的流量时，被测流体从锥 形管下端流入，流体的流动冲击着转子， 并对它产生一个作用力（这个力的大小随 流量大小而变 化）。当流量足够大时，所 产生的作用力将转子托起，并使之升高。 同时，被测流体流经转子与锥形管壁间的 环形断面，从上端流出。当被测流 体流动 时对转子的作用力，正好等于转子在流体 中的重量时（称为显示重量），转子受力 处于平衡状态而停留在某一高度。
3
过程装备控制技术
3.3、流量检测及仪表 3.3.1 概述
流量检测仪表故障诊断及处理建议
流量检测仪表故障诊断及处理建议摘要：流量检测仪表设备在开展测量工作时属于测量的核心设备，在检测设备运行期间常常会出现多种不同类型的故障，对设备的正常作业产生一定影响，严重时会导致设备出现损坏的情况。
至此需要相关工作人员排查流量检测设备故障原因以及位置，及时进行检修，保证流量检测仪表的正常作业。
关键词：流量检测仪表；故障分析；处理意见前言流量检测仪表通常应用于性质特殊的化工企业作业中，其对企业的正常运行有很大的帮助，因此对化工企业的生产安全的精准性有了更高的要求，若出现安全事故问题会导致严重的人员伤亡以及经济损失。
因此需要经过科学合理的检修之后再投入工作，为企业获取可观的经济利益奠定基础。
一、流量检测仪表故障诊断1、变送器输出偏高或者偏低不稳定，变送器输出信号常常会出现偏高或者偏低的情况，主要就是取压装备的取压孔可能堵塞，使得取压设备出现泄露问题，变送器供电出现波动，信号线出现泄漏等。
2、重油测量故障，流量检测仪表在检测时没有及时检测示数，示数并未随着流量的变化而变化，也就是说在流量的变化时，示数没有发生变化，导致应用流量检测仪期间出现故障，出现该故障时必须要详细检查测量系统是否存在问题，重点检查取压导压管和取压阀门，有可能时因为对重油测量导致凝固现象，致使阀门或者导压管堵塞实施压力测量与压力传递。
3、流量仪表和管道内径不符，普通型的管道若出现较大突变的管径现象，其流体就会在这种变化的地方形成二次流动，这种二次流动也是重复循环的，平行于管轴的平面内。
因为存在二次流动，会对流体的流速分布情况产生扰动，出现畸变现象。
对于这种现象需要选择大小合适的接头作为过渡管道，还要保证接头处有组构成行的直管段，以此进行处理就可以保证流体速度的正常分布。
4、流量示数偏高或者偏低，在流量检测设备运行期间，常常出现测量示数偏低或者偏高，而流量检测仪表设备并无故障，出现该情况时需要重点检查流量检测仪表设备零位是否正常，还要对仪表设备的组成部分测量是否满足相关标准，确保测量结果的精准度。
安全检测与仪表课程压力和流量的测量
管道为不导磁材料，导电液体在管道内流动时切割磁力线，在和磁
场及其流动方向垂直的方向上产生感应电动势，即E=BDv，v为管道
内流体平均流速。故v=E/BD,可得流量
Qv
D 2
4
v
DE
4B
电磁流量计的特点
电磁流量变送器的测量管道内无运动部件和阻力环节 ，因此，使用可靠、维护方便、寿命长，而且压力损 力很小；
压力和流量的测量
压力的测量
压力:垂直作用于物体单位面积上的力称为压强P ，工程上常称之为压力。 大气压力，地球表面上空气柱重量所产生的压力 ，以P0表示 绝对压力，用a表示，如7.2 Pa(a)
压力的绝对大小
相对压力，又称工作压力、表压力，用g表示， 如1 MPa(g)
压力计的指示值，是绝对压力P与大气压力的差值。
不能测量气体、蒸气和石油制品等的流量。
2.超声波流量计
原理：超声波在流动介质中传播时，如果其方向 与介质运动方向相同，则传播速度加快；如果其 方向与介质运动方向相反，则传播速度减低。超 声波流量计正是根据传播速度和流体流速有关工 作的。
特点：超声波流量计适合于测量大管径、非导电 性、强腐蚀性的液体或气体的流量，并且不会造 成压力损失
10000≤Re （0.45<β）
法兰取压 d≥12.5
50≤D≤1000 0.20≤β≤0.75
D（D/2） 取 压
1260β2D≤Re
标准喷嘴
ISA 1932喷嘴 长径喷嘴
节流装置（取
压管及内部的节 流孔板）
前取压管
节流孔板
后取压管
（3）文丘里管/文丘里喷嘴
文丘里喷嘴的压力损失较小。
流体入口 狭窄部位
qm qv
流量检测及仪表(1)
18
18
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
❖ 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉 、心、肺、肾等多脏器严重损害 的，全身性疾病，而且不少患者 同时伴有恶性肿瘤。它的1症状表 现如下：
随着质量流量的增加，这种现象变得更加明显，出水侧摆动相位超前
于入水侧更多。
34
34
这就是科氏力质量流量的检测原理，它利用两管的振动（摆动）相 位差来反映流经该U形管的质量流量。
科里奥利力质量流量计
利用科氏力构成的质量流量计有直管、弯管、单管、双管等多种形式。 双弯管型（最常见） 它由两根金属U形管组成，其端部连通并与被测管路相连。
❖ 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
19
3.3.5电磁流量计
适用场合
可以检测具有一定电导率的酸、碱、盐溶 液，腐蚀性液体以及含有固体颗粒的的液 体测量，但不能检测气体、蒸汽和非导电 液体的流量。
S N
涡轮流量测量原理图
24
24
流体通过涡轮流量计时推动涡轮转动，涡轮叶片周期性 地扫过磁钢，使磁路磁阻发生周期性地变化，线圈感应产生 的交流电信号频率与涡轮转速成正比，即与流速成正比。涡 轮流量计的流量方程式为：
q
仪表常数ξ与流量计的涡轮结构等因 ω
素有关。在流量计的使用范围内
，ξ值保持为常数，使流量与转速 接近线性关系。ω为角频率。
流量公式
检测仪表与传感器习题解答
第3章检测仪表与传感器3-1 什么叫测量过程解测量过程就是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程3-5某一标尺为0~1000℃的温度仪表出厂前经校验，其刻度标尺上的各点测量结果分(2)确定该温度仪表的精度等级；(3)如果工艺上允许的最大绝对误差为?8C，问该温度仪表是否符合要求+(2)仪表误差：%6.0%10010006±=⨯±=δ，仪表的精度等级应定为1.0级；(3)仪表的基本误差：?m=1000?(?1.0%)=?10℃,该温度仪表不符合工艺上的误差要求。
(2)问该压力表是否符合1．0级精度（2）仪表误差：%5.0%10010005.0±=⨯±=δ；但是，由于仪表变差为1.2%>1.0%，所以该压力表不符合1.0级精度。
3-7．什么叫压力表压力、绝对压力、负压力(真空度)之间有何关系解（1）工程上的压力是物理上的压强，即P=F/S（压强）。
（2）绝对压力是指物体所受的实际压力；表压力=绝对压力?大气压力；负压力（真空度）=大气压力?绝对压力3-10．作为感受压力的弹性元件有哪几种解弹簧管式弹性元件、薄膜式弹性元件（有分膜片式和膜盒式两种）、波纹管式弹性元件。
3-11．弹簧管压力计的测压原理是什么试述弹簧管压力计的主要组成及测压过程。
解：（1）弹簧管压力计的测压原理是弹簧管受压力而产生变形，使其自由端产生相应的位移，只要测出了弹簧管自由端的位移大小，就能反映被测压力p的大小。
（2）弹簧管式压力计的主要组成：弹簧管（测量元件），放大机构，游丝，指针，表盘。
（3）弹簧管压力计测压过程为：用弹簧管压力计测量压力时，压力使弹簧管产生很小的位移量，放大机构将这个很小的位移量放大从而带动指针在表盘上指示出当前的压力值。
3-14电容式压力传感器的工作原理是什么有何特点解见教材P.54~P?55。
当差动电容传感器的中间弹性膜片两边压力不等时，膜片变形，膜片两边电容器的电容量变化（不等），利用变压器电桥将电容量的变化转换为电桥输出电压的变化，从而反映膜片两边压力的差异（即压差）。
流量检测与仪表
通过测量此静压差便可以求出流量。
流量方程式为 ：
流量公式中的流量系数α与节流装臵的结构
形式、取压方式、节流装臵开孔直径、流体流动
状态（雷诺数）及管道条件等因素有关。对于标
准节流装臵，α值可直接从有关手册中查出。
节流装臵是将被测流体的流量值变换成差压
信号Δp，节流装臵输出的差压信号由压力信号管
、粘度等参数无关。该流量计量程比宽，结构简
单，无运动件，具有测量精度高、应用范围广、
使用寿命长等特点。
返回
3.6 涡轮流量计
在流体流动的管道内，安装一个可以自由转 动的叶轮，当流体通过叶轮时，流体的动能使叶
轮旋转。流体的流速越高，动能就越大，叶轮转
速也就越高。在规定的流量范围和一定的流体粘
度下，转速与流速成线性关系，因此，测出叶轮
图3-9 工作原理
子重量时，浮子便稳定在某一高度。浮子在锥管
中高度和通过的流量有对应关系。
金属转子流量计 金属浮子流量计的流量
检测元件是由一根自下
向上扩大的垂直锥形管
和一个沿着锥管轴上下
移动的浮子组所组成。
3-10 金属转子流量计
返回
3.4 椭圆齿轮流量计
该流量计系直读累积式流体流量计，是由装
有一对椭圆齿轮转子的计量室、密封联轴器（小
磁学方法检测扭量以求得质量流量。
当管道充满流体时，流体也成为转动系的组
成部分，流体密度不同，管道的振动频率会因此
而有所改变，而密度与频率有一个固定的非线性 关系，因此科里奥利质量流量传感器也可测量流 体密度。
流量计的种类很多，以上介绍的是机组设备常用
的几种。随着工业生产自动化水平的提高，许多
过程检测技术及仪表
过程检测技术及仪表过程检测在工业生产中起着重要的作用，它可以帮助企业实时监测生产过程，并提供及时的反馈和控制。
过程检测技术及仪表是实现过程检测的关键工具和设备。
本文将介绍几种常见的过程检测技术及仪表，并对其特点和应用进行分析。
1. 传感器技术传感器是过程检测的核心技术之一。
它通过感知物理量或者化学量，并将其转换成电信号或者其他形式的信号，用于监测和测量过程中的各种参数。
常见的传感器技术包括：•温度传感器：用于测量物体的温度变化，广泛应用于工业过程中的温度监测和控制。
•压力传感器：用于测量气体或者液体的压力变化，常见应用于流体管道和储罐的监测。
•液位传感器：用于测量液体的高度或者液位变化，广泛应用于储罐和槽罐中的液位控制。
•流量传感器：用于测量流体流经的速度和流量，常见应用于管道中的流量监测。
•pH传感器：用于测量溶液中的酸碱度，常用于化工和医药行业中的酸碱反应过程监测等。
传感器技术的发展已经取得了重要的进展，从传统的机械式传感器到现代的电子式传感器，传感器的精度和可靠性得到了极大的提高。
同时，随着物联网技术的发展，传感器与云计算和大数据分析相结合，使得过程检测变得更加智能化和高效化。
2. 仪器设备除了传感器技术外，过程检测还需要借助各种仪器设备进行信号的采集、处理和分析。
常见的仪器设备包括：•数据采集仪：用于采集传感器信号，并进行模数转换和信号放大等处理，得到可用的数字信号。
•控制器：用于接收采集到的信号，并根据设定的控制策略进行反馈和控制。
常见的控制器包括PID控制器和PLC控制器等。
•数据分析仪：用于对采集到的数据进行分析和处理，常见的数据分析方法包括统计分析、模型识别和预测等。
•监视器：用于实时监测和显示过程中的各种参数和状态，常见的监视器包括显示屏和报警器等。
仪器设备的综合运用可以帮助企业实现对生产过程的精确监测和控制。
通过合理配置仪器设备，可以实现对生产过程中的各种参数进行实时监测，并根据需要进行调整和优化，实现生产过程的高效和稳定。
懂流量传感器
一文读懂流量传感器流量的准确测量非常地重要，利用流量传感器监测计量被测管路中的液体或气体流量，在工业控制和民用设施领域中被广泛地应用。
流量传感器流量是工业生产中一个重要参数。
工业生产过程中，很多原料、半成品、成品都是以流体状态出现的。
流体的流量就成了决定产品成分和质量的关键，也是生产成本核算和合理使用能源的重要依据。
此外，为了保证制造业无故障检测及检测结果的可靠性，许多过程都需要液体或气体介质的流入和流出量保持一致，在自动化生产过程中除了压力和温度，流量的测量也非常的重要。
因此流量的测量和控制是生产过程自动化的重要环节。
流量传感器是能感受流体流量并转换成可用输出信号的传感器，将传感器放在流体的通路中，由流体对传感器和传感器对流体的相互作用测出流量的变化。
按照流量的定义，主要应用于气体和液体流量的检测。
流量传感器的分类：流量传感器可按不同的检测方式，分为以下几种，且由相应的传感器执行工作：电磁式检测方式：电磁流量传感器机械式检测方式：1.容积流量传感器2.涡街流量传感器3.涡轮流量传感器声学式检测方式：超生波流量传感器节流式检测方式：差压流量传感器下面我们来说说以上各种传感器的不同之处：一、电磁流量传感器：定义：电磁流量传感器是由直接接触管道介质的传感器和上端信号转换两部分构成。
它是基于法拉第电磁感应定律工作的，用来测量电导率大于5μs/cm的导电液体的流量，是一种测量导电介质流量的仪表。
除了可以测量一般导电液体的流量外，还可以用于测量强酸、强碱等强腐蚀性液体和均匀含有液固两项悬浮的液体，如泥浆、矿浆、纸浆等。
原理：电磁流量传感器的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。
在电磁流量传感器中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定电磁场当有导电介质流过时，则会产生感应电压。
管道内部的两个电极测量产生的感应电压。
测量管道通过不导电的内衬（橡胶，特氟龙等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。
石油化工自动化及仪表概论7 流量检测及仪表
图7-6 节流装置组成示意图
b.引压管路 由隔离罐（冷凝器等）、管路、三阀组组成。作
用是将产生的差压信号，通过压力传输管道引至差压计。
c.差压计或差压变送器 作用是将差压信号转换成电信号或气
信号显示或远传。
节流装置前流体压力较高，称为正压， 常以“+”标志；节流装置后流体压力较
1
2
3
低，称为负压（注意不要与真空度混淆 ），常以“－”标志。 差压计（差压变送器）安装时必须安装
7.3.2差压式流量计
差压式流量计基于在流通管道上设置流动阻力件，流 体流过阻力件时将产生压力差，此压力差与流体流量之间 有确定的数值关系，通过测量差压值可以求得流体流量。 最常用的差压式流量计是由产生差压的装置和差压计组成 。流体流过差压产生装置形成静压差，由差压计测得差压 值，并转换成流量信号输出。产生差压的装置有多种型式 ，包括节流装置：如孔板、喷嘴、文丘里管等，以及动压 管、匀速管、弯管等。其他型式的差压式流量计还有靶式 流量计、浮子流量计等。
当流体流过椭圆齿轮流量计时，由于要克服阻力，将会引起
阻力损失，从而使进口侧压力P1大于出口侧压力P2，在此压 力差的作用下，产生作用力矩使椭圆齿轮连续转动。在图71(a)所示的位置时，由于P1>P2，在P1和P2的作用下所产生的 合力矩使A顺时针方向转动。这时A为主动轮，B为从动轮。 在图7-1 (b)上所示为中间位置，根据力的分析可知，此时A与 B均为主动轮。当继续转至图7-1(c)所示位置时，P1和P2作用 在A轮上的合力矩为零，作用在B上的合力矩使B作逆时针方 向转动，并把已吸人的半月形容积内的介质排出出口，这时
(1) 节流式流量计的组成 图7-5为节流式流量计的组成示意图。节流式流量计由
流量检测仪表的工作原理
流量检测仪表的工作原理流量检测仪表是一种用于测量和监测流体流量的装置。
其工作原理是基于流体通过管道时产生的压力变化，通过测量这种压力变化来计算流体的流量。
下面将详细介绍流量检测仪表的工作原理。
流量检测仪表通常由两个主要部分组成：传感器和计算单元。
传感器负责测量流体通过管道时产生的压力变化，而计算单元则根据传感器提供的数据进行计算和显示。
在工作时，流体通过管道时会产生压力变化。
流量检测仪表的传感器通常被安装在管道上，可以测量到这种压力变化。
传感器通常采用压阻式或压差式测量原理。
其中，压阻式传感器通过测量流体通过管道时的阻力来确定流量；压差式传感器通过测量管道两侧的压力差来计算流量。
传感器将测量到的压力变化信号传递给计算单元。
计算单元根据传感器提供的数据以及预先设定的参数，利用内部的算法来计算流体的流量。
这些参数可能包括管道的直径、介质的密度和粘度等。
计算完成后，流量检测仪表将流体的流量数据显示在仪表的显示屏上。
通常，流量检测仪表会提供多种显示方式，如瞬时流量、累积流量等。
用户可以根据需要选择不同的显示方式。
流量检测仪表还可以提供其他功能，如报警、通信等。
当流体的流量超出预设范围时，仪表可以发出报警信号，提醒用户注意。
同时，流量检测仪表还可以通过通信接口将测量数据传输给上位机，实现远程监测和数据管理。
总结起来，流量检测仪表的工作原理是基于测量流体通过管道时产生的压力变化。
通过传感器测量到的压力变化信号，计算单元可以计算出流体的流量，并将结果显示在仪表上。
流量检测仪表具有精确度高、可靠性强等特点，在工业自动化控制、环境监测等领域有着广泛的应用。
流量测量仪表
选用考虑要点
1、仪表性能方面 (1) 精确度、重复性、线性度、流量范围
(2) 压力损失 当要求的压力损失较小时，可采用喷嘴、文丘里管等。
流量检测方法及仪表
——节流装置的选用
2、流体特性方面 1)流体物性参数的确定
3、在使用中，要保持节流装置的清洁。如在节流装置处防止有沉淀、 结焦、堵塞等现象。
在现场使用中，孔板等表面可能会沾结上一层污垢，或者由于在孔 板前后角落处日久而沉积有沉淀物，或者由于强腐蚀作用都会使管 道的流体截面积发生渐变，以及引压管管路的泄露和脏污，都会造 成流量测量误差。所以，在使用中，要保持节流装置的清洁。如在 节流装置处有沉淀、结焦、堵塞等现象，也会引起较大的测量误差， 必须及时清洗。 4、节流装置的磨损，应注意日常检查、维修，必要时应换用新的孔 板。节流装置使用日久，特别是在被测介质夹杂有固体颗粒等机械 物情况下，或者由于化学腐蚀，都会造成节流装置的几何形状和尺 寸的变化。对于使用广泛的孔板来讲，它的入口边缘的尖锐度会由 于受到冲击、磨损和腐蚀而变钝。这样，在相等数量的流体经过时 所产生的压差△P将变小，从而引起仪表指示值偏低。故应注意检查、 维修，必要时应更换新的孔板。
差压式流量计的工作原理总结
流体在管道中正常流动（v、q）
节流件使流体收缩，流速增大，静压力降低
“静压差”与流量有关
节流件前后出现“静压差”
再采用差压变送器，将差压信号转换为统一的标准信号，便于显示及控制
qv
p
p
Io
节流装置
引压管
差压变送器
显示仪表/控制器
差压式流量计组成
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P2
切断 阀 平衡 阀
注意
测量腐蚀性或 易凝固介质，
差压计阀安装示意图
应装隔离罐
4. 适用范围
广泛用于石油、化工、冶金、电力、
轻纺等行业。
适用于液体、蒸汽、气体的流量测量。
4.力矩平衡式差压变送器
moment balance pressure transducer
（1）作用：将△P→统一标准的气压或 电流信号，可以连续测量压差 。
差压计
引压管
孔板
差压式流量计
1.节流现象与流量基本方程式
（1）节流现象 throttle 流体在管道中流动时，在节流装
置前后的管壁处，流体的静压力
产生差异的现象。
节流件：能使流体产生局部收缩的元件
例如
孔板
斜面： 45°±15°
喷嘴 常用的节流件
文丘里管
（2）测流量的基本原理
流体流经节流装置前后产生的压力
（2）电动显示部分
变 送
T1
T2
u1
＞
u2
测量
LZD系列电远传式转子流量计
电动显示
Q↑→h↑→T1的铁芯↑→输出电信号u1→ 放大器放大→可逆电机转动→ 指针移动
凸轮转动→T2中铁芯↑→输出u2→放大 器，当u1= u2时，T2中铁芯不动，指针 指示出相应的Q 。
5.转子流量计的指示值修正
转子流量计的刻度是在工业基准状态20℃
❖差压式：恒截流面积，变压差化
❖ 转子流量计 ： 恒压降，变截流面积
转子流量计有
玻璃管转子流量计LZB
金属管转子流量计LZ
对仪表前直管段要求不高
适于高温、高 压和强腐蚀性 介质；
可用于易燃、
易爆危险场合 金属管浮子流量计
4. 电远传式转子流量计（LZD系列）
转子高度信号→电信号→显示仪表供
（293K）、0.10133MPa 下标定的。
测液体流量：以水标定刻度
测气体流量：以空气标定刻度
实际使用时，若不是工业基准状态，须对
指示值进行修正。
（1）对液体流量进行修正：
只需对ρ修正
Q h
2 gV ( t f )
f A
（实际值）
Q0水
2 gV ( t w ) h （指示值） w A
1.定义 流量 ： 单位时间内流过管道某一截面 的流体数量。 （瞬时流量） 总流量：某一段时间内流过管道流
量的总和。
流量的表示方法
两者关系
质量流量(M) 体积流量(Q)
M Q
Q M
M 总 Mdt
0
t
Q总 Qdt
0
t
（ρ—流体密度）
（t—时间）
流量计
总量计
常用的流量单位：t/h、kg/h、kg/s、
偏低）
④导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏 等现象 ⅰ）测量液体流量（取压点在下面， 且有排气装置）
ⅱ）测量气体流量（取压点在上面）
ⅲ）测量蒸汽流量（需装凝液罐）
⑤差压计安装或使用不正确
α
α： 0°~45°
测量液体流量时的取压点的位置
如果从底部引出，液体中的固体杂
质会沉积引起引压管线堵塞。
P1
例2
某厂用转子流量计来测定温度为27℃， 表压为0.16MPa的空气流量，问转子流 量计读数为38Nm3/h时，空气的实际流 量时多少？
例
用一个用水标定的转子流量计来测量苯的 流量，流量计的读数为28 m3/h，已知转子 密度为7920 kg/m3的不锈钢，苯的密度为 0.831 kg/L，求苯的实际流量是多少？
（2）工作原理
△P
F1 测量力 偏转 推板 测量膜片 主杠杆
顺时针
矢量板
F2
向上
偏转
连杆
副杠杆
逆时针
铁芯
移动
偏转 差动 电压 0 反馈 Ff 放大器 副杠杆 变压器 线圈 顺时针
当Mf= M2 副杠杆平衡，放大器输出 0与△P成比例
I 0 KPtg
K——电动压力变送器放大系数 K与变送器的结构及电磁特性有关
（3）节流装置的安装使用
①节流装置的开孔和管道轴线同心，端
面与管道轴线垂直。 ②节流装置前后应有直管道，内壁不应 有凸出物和明显的粗糙或不平的地方。
③用于直径D≥50mm的管道中。
④被测介质应充满全部管道且连续流动。
⑤管内流束（流动状态）应稳定
⑥被测介质应不发生相变。
3．差压式流量计测量误差
在实际使用时，由于使用不当，往往测
产生ΔP，
Q增加→ ΔP增大→转子上升→ h增高→转
子与壁隙增大→ ΔP减小（转子重力不变）。
直到向上的力=重力，转子停止上升。Q↑， h ↑ ，测出h，即得Q。
转子在压差力和重力的共同作用下平
衡。
压差与流速有关；
压差决定转子的位置。
由转子高度可直接读取通过的流量；
转子位置h→电气信号。
α与许多因素有关 •节流装置的结构形式、取压方式、
•孔口边缘锐度、管道粗糙度 •雷诺数Re表示流体的流动状态，测量 湍流流体，α不随Re变化。
F0 F
选用标准节流装置，测量湍流流体， α为常数。
2．标准节流装置 standard throttling set
结构、尺寸、加工要求、取压方式、 使用条件等标准化的节流装置。
标准孔板
标准喷嘴
标准文丘里管
标准孔板 标准喷嘴 标准文丘里管
角接取压标准孔板
角接取压标准孔板(带前10D后5D测量管)
标准喷嘴
标准文丘里管
（1）常用标准节流装置的特点
标准孔板：简单、方便，适于大流量测量
缺点：压力损失大。
标准喷嘴和文丘里管：压力损失较小
缺点：结构较复杂，不易加工。
标准节流装置：仅适于测量管道
≥50㎜，Re在104~105以上的流
体，且流体应当清洁，充满全部
管道，不发生相变。
（2）标准节流装置的选用 ①加工制造、安装、价格方面：孔板
最简单，文丘里管最复杂。
②要求压力损失较小时：喷嘴、文丘 里管。
③有腐蚀性、脏污、颗粒状杂质的介
质：喷嘴较孔板好。
④喷嘴精度较高，所需的直管段较短。 ⑤高温、高压介质：孔板和喷嘴 • 低压介质：文丘里管。
1）当所测的液体不是水时，用不锈钢转
子，ρt=7.9g/cm3=7900kg/m3
Q测 h 2 gV ( t f )
f A
Q0
(t f ) w (t w ) f
t w f KQ t f w
（密度修正系数）
平衡条件
ΔP产生的向上的力+浮力=重力
p A Vt g V f g
因为
Q F0
2
1
p
ε=1；F0~h
Q h
M h
2 gV ( t f )
f A
2 gV ( t f ) f A
v - 转子的体积 ρt - 转子的密度 ρf - 被测流体的密度 A - 转子的最大横截面 g - 重力加速度 φ - 仪表常数 h - 转子浮起的高度
（3）质量式流量计
以测量流过的质量 M 为依据 分为 直接式（直接测量） 间接式（用ρ和Θ计算）
二.压差式流量计
differential pressure flowmeter
工作原理： 基于流体的节流原理 利用流体流经节流装置时产生的压力 差来测量流量。
特点：结构简单，使用寿命长，适应性
较广，能测各种工况下单相流体
和高压下流体流量，应用广泛。
广泛应用于： 气体、蒸汽 和液体的流 量测量。
孔板流量计
日本进口DPF差压式流量计
差压式流量计的组成
节流装置—将被测流量→压力差
包括 节流件（孔板、喷嘴、文丘里管）
取压装置（导压管）
差压计—测量压差而显示流量
Q △P
节流装置 引压管线
差压变送器 (差压计)
I0
选两个固定的取压点P1、 P2
测得的压差与流量之间的关系，与测 压点及测压方式的选择紧密相关的。
（3）流量基本方程
M F0 21p
Q F0 2
α - 流量系数
ε - 膨胀校正系数
F0 - 孔口截面积
1
p
ρ1 - 流体密度
ΔP - 实际测得的压力 差
流量与压力差的平方根成正比
差与流量有关
流动流体的能量，包括静压能和动能
总能量=静压能+动能+损失的能量 （摩擦阻力损失）
Ⅰ
υ1
p1
Ⅱ υ2 p2
Ⅲ
υ3
△P=P1′Βιβλιοθήκη P2′δP=P1′- P3′
P1′
υ2
P2
′
P3′ υ3
υ1
孔板装置及压力、流速分布图
节流装置前流体压力——正压（+）
后流体压力——负压（-） 注意 P1’、 P2’不易测出，实际上在孔板前后
铁芯 初级线圈
1 2 3
骨架 次级线圈
差动变压器结构
4
e1 5 U e2 6
流量变送原理 流量Q↑→h↑→铁芯↑→
铁芯在中点上方，输出u=e1-e2＞0 铁芯在中点时， 输出u=e1-e2=0 铁芯在中点下方，输出u=e1-e2＜0 转换原理
将转子与铁芯相连，转子随流量变化的运动带 动铁芯一起移动，就可将h位号→电信号u输出
2）当转子的密度变化时（形状不变），测水
2 gV ( t w ) Q h w A
Q0
（