Измерение параметров жидкостей и газов

1. Измерение параметров жидкостей и газов

1

2. Измерение расхода

• Массовый расход представляет собой массу вещества,
протекающего в единицу времени, и измеряется,
например, в кг/с.
• Объёмный расход, м3/с, равен объёму вещества,
протекающего в единицу времени.
• Скорость потока измеряется в м/с.
2

3.

Типовые методы механического измерения расхода:
а) – изображена нагруженная пружиной и подвешенная на шарнире
лопасть;
б) – ограниченная пружиной заглушка;
в) – пропеллер, вращающийся в потоке.
3

4.

Турбинный расходомер (линейный)
Электромагнитный чувствительный элемент создаёт эффект торможения,
что при низких расходах сказывается на угловой скорости вращения
турбинки. При изменениях малых расходов применяются другие
конструкции чувствительных элементов, например электрооптические.
4

5.

а) - трубка Вентури, в которой текучее
вещество проходит через горлышко
бутылки, вставленное в трубопровод.
б) - трубка Пито, в которой трубка датчика
направляется своим отверстием навстречу
потоку жидкости или газа. Разность
давлений и определяет расход.
в) - преобразователь с измерительной
диаграммой.
г) - преобразователь с секцией центрифуги.
Все измерители нелинейны и применяются
только для жидкостей (несжимаемых).
Расходомеры на основе перепада давлений:
УЗ — ударный зонд;
СЗ — статический зонд;
ПДД — измерительный преобразователь дифференциального давления.
5

6.

Измерение расхода на основе термальных явлений
а) - два измерительных преобразователя температуры (ИПТ)
определяют температуру вещества до и после нагревания (НЭ);
б) - термоанемометры измеряют расход вещества с помощью
одиночного нагревательного элемента, расположенного в его потоке.
Охлаждающий эффект протекающего через этот элемент вещества
характеризует массовый расход (охлаждение индицируется
благодаря изменению сопротивления проводов нагревательного
элемента).
6

7.

Электромагнитный метод измерения расхода
Если проводящая (даже плохо) жидкость (не только жидкости, но
и суспензии) пересекает переменное магнитное поле, то в ней
возникает электродвижущая сила, пропорциональна скорости
потока.
7

8.

Любое препятствие в трубопроводе создаёт завихрение в потоке,
пропорциональное его объёмному расходу.
Вихревые расходомеры создают:
а) - вынужденные колебания (поток вращается вдоль оси
трубопровода в виде спирали) - используют пьезоэлектрические
преобразователи;
б) - естественные колебания - тензометрические
преобразователи или ультразвуковые средства для определения
периодического изменения давления при вихревом движении
8
жидкости или газа.

9.

Ультразвуковой метод измерения расхода
Ультразвуковые приборы можно применять не только
в качестве преобразователя в расходомерах с
генерированием естественных колебаний вещества, но
и непосредственно для измерения расхода. Для этого
существуют различные способы:
- измеряют время, затрачиваемое на прохождение
ультразвуковым импульсом через вещество;
- прибегают к эффекту Доплера, при котором частота
колебаний на входе приёмника ультразвукового
излучения изменяется в зависимости от скорости
жидкости или газа.
9

10. Измерение давления

а — диафрагма; б — анероидная коробка; в — сильфон;
г — одиночная трубка Бурдона; д — двойная трубка Бурдона;
е — спиральная трубка Бурдона
10

11.

Различают абсолютное, разностное и избыточное давление.
Абсолютным называется давление вещества относительно
вакуума.
Разностное, или дифференциальное, давление определяется
относительно некоторого ненулевого опорного давления.
Избыточное давление измеряется относительно атмосферного
давления.
11

12.

- абсолютное давление
- дифференциальное давление
- избыточное давление
12

13.

Емкостные преобразователи давления
а – одностаторная - чувствительный элемент (обычно диафрагма) образует
одну пластину конденсатора и перемещается относительно его другой,
неподвижной пластины
б – двухстаторная - конструкции диафрагма перемещается между двумя
неподвижными пластинами
13

14.

Магнитные преобразователи давления
Использование дифференциального трансформатора с линейно
изменяющимся выходом в качестве преобразовательного элемента в
магнитном измерительном преобразователе давления.
14

15.

Преобразователь давления с индуктивным мостом из двух катушек
Одиночная диафрагма разделяет две катушки, так что при
перемещении диафрагмы индуктивность одной катушки
уменьшается, а другой увеличивается.
15

16. Измерители влажности

- гигроскопический элемент (поглощающий молекулы воды).
Любая абсорбция или десорбция изменяет его длину. Это
перемещение потом воспринимается прибором с помощью
одного из известных принципов преобразования.
В резистивных гигроскопических элементах используется
свойство изменять сопротивление при изменении влажности.
Они представляют собой проволочные элементы, покрытые
водным раствором соли.
Элементы на основе окиси алюминия изменяют не только свое
сопротивление, но и емкость. Конструктивно представляет
собой алюминиевую подложку, (одна обкладка конденсатора),
со слоем окиси алюминия и тонким пористым слоем золота.
Кварцевый кристалл покрытый гигроскопическим материалом
16
имеет резонансную частоту будет зависящую от влажности.

17. Измерение уровня жидкостей

Емкостный метод определения уровня жидкости:
ЦЭ с ВЭ — цилиндрический электрод с внутренним электродом
Изменение уровня жидкости означает, что изменяется
диэлектрическая постоянная и, следовательно, и емкость.
Емкостные преобразователи могут применяться для измерения
уровня диэлектрических жидкостей.
17

18.

Фотоэлектрические (дискретные) методы определения уровня жидкости
а) – перекрытие луча; б) – внутреннее отражение
18

19.

Ультразвуковые методы определения уровня жидкости:
дискретный (а –перекрытие) и непрерывный (б – время
отражения и в – изменение резонансной частоты)
19