实验流体力学.doc

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1、流量测试技术的现状与展望胡大朋（扬州大学，水利学院，江苏扬州225009）摘要：随着微电子技术、微计算机技术应用到流量测试系统中，在流量测试技术发展已日趋成熟的今天，流量测试技术依然有着许多变化和发展。流量传感器趋向电子化和数字化，许多传统的测量技术得到了进一步的发展，这就引起流量测量仪表设计理念上的变化，使得传统的流量测量原理和方法被不断完善，同时为流量计量开拓了新的领域，超声波、激光、电磁、核技术及微计算机等一些新技术被引入流量计量领域中。关键词：流量测量；流量计；优点；缺点；趋势测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。流量计是工业测量

2、中重要的仪表之一。随着工业生产的发展，对流量测量的准确度和范围的要求越来越高，流量测量技术日新月异。据统计已投入使用的流量计已超过100种，按测量原理分，主要有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。按照目前最流行、最广泛的分类法，又可分为：容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、涡街流量计、质量流量计和插入式流量计等。随着科学技术的发展和新技术普遍应用，超声波、激光、电磁、核技术及微计算机等一些新技术被引入流量计量领域，使得流量传感器趋向电子化和数字化，为流量计量开拓了新的领域。一、现状

3、下面介绍一些常见的流量计，同时也对几种常见的流量计的原理和优缺点做了简单的说明。1、电磁流量计电磁流量计由电磁流量传感器、转换器以及显示仪表等组成，也可由电磁流量传感器和显示仪表直接组成。传感器的工作原理是基于电磁感应定律。采用不导磁材料制成的流量测量导管，置于均匀磁场中，其内径为D，内壁衬有绝缘材料。导电液体在管道中流动时，作切割磁力线的运动，若所有流体质点都以平均流速v运动，则液体流速在整个管道截面上是均匀一致的。这样，就可把液体看成许多直径为D的连续运动着的薄圆盘。这种由液体组成的薄圆盘等效于长度为D的导电体，其切割磁力线的运动速度为

4、v。电磁流量计的优点：（1）电磁流量计可用来测量工业导电液体或浆液。（2）无压力损失。（3）测量范围大，电磁流量变送器的口径从2.5ｍｍ到2.6ｍ。（4）电磁流量计测量被测流体工作状态下的体积流量，测量原理中不涉及流体的温度、压力、密度和粘度的影响。电磁流量计的缺点：（1）电磁流量计的应用有一定局限性，它只能测量导电介质的液体流量，不能测量非导电介质的流量。（2）电磁流量计是通过测量导电液体的速度确定工作状态下的体积流量。（3）电磁流量计的安装与调试比其它流量计复杂，且要求更严格。（4）电磁流量计用来测量带有污垢的粘性液体时，粘性物或沉淀物

5、附着在测量管内壁或电极上，使变送器输出电势变化，带来测量误差，电极上污垢物达到一定厚度，可能导致仪表无法测量。2、超声波流量计超声波在流动的流体中传播时，可以载上流体流速的信息。因此，通过接收穿过流体的超声波就可以检测出流体的流速，从而计算出流量。超声波流量计按测量原理可以分为多种不同形式，主要有传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法、旋涡法、相关法、流速-液面法等。下面主要介绍传播速度差法。声波在流体中传播时，处在顺流和逆流的不同条件下，其波速并不相同。顺流时，超声波的传播速度为在静止介质中的传播速度c加上流体的速度v，即传播速度为(

6、c＋v)；逆流时，它的传播速度为(c－v)。测出超声波在顺流和逆流时的传播速度，求出两者之差2v，就可求得流体的速度。测定超声波顺、逆流传播速度之差的方法主要有测量在超声波发生器上、下游等距离处接到超声信号的时间差、相位差或频率差等方法。超声波流量计的优点：（1）超声波流量计是一种非接触式测量仪表，可用来测量不易接触、不易观察的流体流量和大管径流量。（2）可以测量强腐蚀性介质和非导电介质的流量。（3）超声波流量计的测量范围大，管径范围从20mm～５m.（4）超声波流量计可以测量各种液体和污水流量。（5）超声波流量计测量的体积流量不受被测流体

7、的温度、压力、粘度及密度等热物性参数的影响。可以做成固定式和便携式两种形式。超声波流量计的缺点：（1） 超声波流量计的温度测量范围不高，一般只能测量温度低于200℃的流体。（2）抗干扰能力差。易受气泡、结垢、泵及其它声源混入的超声杂音干扰、影响测量精度。（3）安装的不确定性，会给流量测量带来较大误差。（4）测量管道因结垢，会严重影响测量准确度，带来显著的测量误差，甚至在严重时仪表无流量显示。（5）可靠性、精度等级不高（一般为1.5～2.5级左右），重复性差。3、涡街流量计涡街流量计是利用流体振荡的原理进行流量测量。在均匀流动的流体中,垂直地

8、插入一个具有非流线型截面的柱体,称为漩涡发生体，则在其两侧会产生旋转方向相反、交替出现的漩涡，当每两个旋涡之间的纵向距h和涡列间横向距离L满足一定的关系，即h/L=0.281时，