測量單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)封閉管道或明渠有效截面流體量的傳感器/儀表即為流量測量儀表。這流體量可以用流體體積或質(zhì)量來表示，分別稱之為體積流量q_v和質(zhì)量流量q_m。按采用的檢測方法不同，可將流量傳感器/儀表歸納為容積式、速度式和直接質(zhì)量流量式等。

容積式流量測量儀表

    容積式流量測量儀表是在單位時(shí)間內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對(duì)流體進(jìn)行度量，以排出流體的固定容積數(shù)來計(jì)算體積流量的儀表，又稱定排量流量計(jì)。工業(yè)上常用的有橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)等。特點(diǎn)是受流體流動(dòng)狀態(tài)影響小，度和重復(fù)性高，適于測量高黏度、低雷諾數(shù)的流體。

橢圓齒輪流量計(jì)

    在計(jì)量室內(nèi)裝有一對(duì)相互嚙合的橢圓齒輪。在進(jìn)出口流體差壓作用下產(chǎn)生交替相互驅(qū)動(dòng)，并各自繞軸做非勻角速度旋轉(zhuǎn)，被測流體通過橢圓齒輪和計(jì)量室之間的新月型空腔，一份接一份地排出。通過對(duì)齒輪轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)量，即可推算出流量值。

腰輪流量計(jì)

    在計(jì)量室內(nèi)裝有一對(duì)腰輪，在被測介質(zhì)進(jìn)出口差壓作用下旋轉(zhuǎn)，并通過同軸驅(qū)動(dòng)齒輪交替相互帶動(dòng)，一份份排出腰輪與計(jì)量室之間空腔中的被測流體。通過對(duì)齒輪轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)數(shù)來推出流量值，又稱羅茨流量計(jì)。

速度式流量測量儀表

    速度式流量計(jì)是通過與恒定截面上的平均流速有關(guān)量的測量來顯示體積流量的。渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、均速管流量計(jì)、超聲流量計(jì)、電磁流量計(jì)和節(jié)流式流量計(jì)等均屬此類。流體在管道截面上的流速分不對(duì)其度影響很大，因此要求流量計(jì)前后有較長的直管段。

渦輪流量計(jì)

    當(dāng)被測流體通過時(shí)，沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，在一定流量范圍內(nèi)和一定的流體黏度下，渦輪轉(zhuǎn)速與流體流速成正比，通過檢測渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率來顯示體積流量。具有結(jié)構(gòu)簡單、度高和響應(yīng)靈敏等特點(diǎn)。

渦街流量計(jì)

    在流體中放置一個(gè)旋渦發(fā)生體（如三角柱、圓柱）、在其下游兩側(cè)就會(huì)交替出現(xiàn)旋渦。在一定流量范圍內(nèi)旋渦釋放頻率與流速、流量成正比。旋渦頻率檢測方式有熱敏式、應(yīng)變式和壓電式等，其特點(diǎn)是測量范圍寬、壓力損失小、安裝方便，特別適合于大流量測量。

均速管流量計(jì)

    其測量管迎流面上有多個(gè)全壓檢出孔，取得流動(dòng)截面上平均全壓，測量管背面取壓孔取得流動(dòng)背壓，用平均全壓和背壓之差來測量流動(dòng)截面上的平均流速和體積流量。其特點(diǎn)是壓損小，安裝維護(hù)方便，適用于測量大管徑流量。

超聲流量計(jì)

    通過檢測超聲波聲能束或超聲脈沖與運(yùn)動(dòng)流體的相互作用來測量運(yùn)動(dòng)流體流速和體積流量。檢測方法有傳播時(shí)間法、多普勒效應(yīng)法等。這是發(fā)展迅速的一種流量檢測技術(shù)，特別適用于大管徑流量測量、含固體顆粒兩相流測量、明渠流量測量等。

電磁流量計(jì)

    基于法拉第電磁感應(yīng)工作原理，內(nèi)襯絕緣材料的非磁性管道兩側(cè)，設(shè)置一對(duì)磁極，當(dāng)導(dǎo)電流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，流體切割磁力線，并在與磁場和管道軸線相垂直的管壁電極上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，它與截面上的平均流速成正比。測量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小就可求得體積流量。其特點(diǎn)是測量范圍寬，壓力損失小，使用壽命長，適合于導(dǎo)電流體及漿液流量測量，也可用于雙向的流量測量。

節(jié)流式流量計(jì)

    在管道中設(shè)置使流體流束收縮的節(jié)流件，如孔板、噴嘴和文丘里管等，測量節(jié)流件兩側(cè)與流量平方成正比的差壓值，就可求得流量。流量測量用的節(jié)流裝置有幾種形式已標(biāo)準(zhǔn)化，只要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工和安裝，就可得到流量與差壓之間的刻度關(guān)系，無需個(gè)別校驗(yàn)與分度。節(jié)流式流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，能在高溫、高壓下工作，是目前工業(yè)上使用多的流量計(jì)。但它的測量范圍?。砍瘫葹?:1），安裝要求嚴(yán)格，壓力損失較大，刻度為非線性。

直接式質(zhì)量流量儀表

    質(zhì)量流量計(jì)是指儀表輸出信號(hào)直接代表單位時(shí)間流過的流體質(zhì)量，度不受流體密度、黏度等變化影響，又稱直接式質(zhì)量流量計(jì)，如科里奧利質(zhì)量流量計(jì)、角動(dòng)量質(zhì)量流量計(jì)、熱式質(zhì)量流量計(jì)等。這類儀表比較復(fù)雜，價(jià)格高，尚未普及，目前常用的是同時(shí)檢測流體體積流量和密度（或溫度和壓力），通過運(yùn)算得出質(zhì)量流量值，稱之為推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)

    流體在旋轉(zhuǎn)的管內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)管壁產(chǎn)生科氏力，這類流量計(jì)利用流體流過振動(dòng)管道時(shí)產(chǎn)生的科氏力物理效應(yīng)對(duì)管道兩端振動(dòng)相位的影響來測量流過管道的流體質(zhì)量流量。可測兩相流體，但通常不宜用于測液、氣二相流，對(duì)流速分布不敏感，無需前直管長度安裝要求，量程比可達(dá)100:1。

熱式質(zhì)量流量計(jì)

    利用流動(dòng)中的流體與熱源（流體中加熱的物體或測量管外加熱體）之間因流體流動(dòng)造成的溫度場變化關(guān)系來測量流量的儀表。根據(jù)熱源及測溫元件與流體接觸方式的不同，可分為接觸式和非接觸式兩種?？蓽y極低流速（可低至0.05m/s），無可動(dòng)部件，不存在阻塞問題，但對(duì)流體的潔凈度和直管段有一定要求。

發(fā)展趨勢(shì)

    概括而言，推動(dòng)流量測量傳感器發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ牵焊呔燃翱煽啃孕枨?、降低采購成本及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、技術(shù)提升因素等。

原有測量技術(shù)的升級(jí)改進(jìn)

    以科里奧利質(zhì)量流量計(jì)為例，傳統(tǒng)測量管徑不超過DN50，不適宜于夾帶氣體的液體流量測量?，F(xiàn)在GE Sensing、Endress+Hauser、KROHNE、Micro Motion等公司可提供DN400以上的產(chǎn)品。特別是德國KROHNE公司于2012年6月14日發(fā)布了世界上款具有*的夾帶氣體管理功能（EGM）的全新雙彎管科里奧利質(zhì)量流量計(jì)OPTIMASS 6400，解決了混合有氣體的液體流量測量的難題，且適用溫度范圍寬（-200°C～+400°C），壓力可高達(dá)20Mpa,可用于液體、氣體流量的計(jì)量。

新興技術(shù)的涌現(xiàn)

    隨著科技進(jìn)步和市場需求，涌現(xiàn)出了許多新興流量測量技術(shù)，具代表性的有光學(xué)流量計(jì)和聲納流量計(jì)。

    光學(xué)流量計(jì)的檢測方法有多普勒效應(yīng)法和傳播時(shí)間法等。其中，激光多普勒光學(xué)流量計(jì)的工作原理是基于當(dāng)激光束照射到流動(dòng)的流體介質(zhì)顆粒時(shí)，將會(huì)發(fā)生與流體顆粒流動(dòng)速度成比例的波長變化（即多普勒頻移效應(yīng)）的激光散射，通過測量其波長變化進(jìn)而推導(dǎo)出流體流量。傳播時(shí)間式光學(xué)流量計(jì)是基于光閃爍技術(shù)來測量流量的，即當(dāng)流體介質(zhì)顆粒流過激光束時(shí)，引起激光散射并產(chǎn)生脈沖信號(hào)，通過測量兩個(gè)光檢測器之間信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間，就可推導(dǎo)出流體顆粒的流速，其實(shí)質(zhì)上是基于光學(xué)激光傳播時(shí)間法的流速傳感器。具有寬的量程比（達(dá)1000:1），適應(yīng)低流速（低為0.1m/s），測量不受被測介質(zhì)溫度、濕度、壓力、導(dǎo)熱性和構(gòu)成成份等因素的限制，測量精度和性能不受管道振動(dòng)和噪聲的影響，故光學(xué)流量計(jì)特別適用于具有流速變化幅度大、輸送管道管徑范圍寬（如煙囪、煙道、排放管或其它受限空間）的火炬氣、生物氣和氣體污染物排放等的測量，在環(huán)保、石油、化工等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。

    聲納流量計(jì)是一種基于聲納測速技術(shù)的傳感器。它不同于超聲波流量計(jì)，不受管垢、管道襯膠、流體磁性等的影響，可實(shí)現(xiàn)灰漿、污水、硫酸、氣/液等單相和多相流的非侵入式、高精度、高性能和高可靠的流量測量。美國CiDRA公司生產(chǎn)的SONARtrac®聲納式流量監(jiān)視裝置，它不僅可以測量單相流（如鹽水）和多相流（如高濃度灰漿），而且也可以在線實(shí)時(shí)測量任何液相流體中所夾帶的氣體量，且所夾帶氣體量的測量范圍較寬（0%~20%），測量精度也高達(dá)0.01%。由于是動(dòng)態(tài)測量流體流動(dòng)紊流，故不存在漂移。產(chǎn)品出廠標(biāo)定后即可終生免除多次標(biāo)定的麻煩。

從傳統(tǒng)技術(shù)向新技術(shù)變遷

    大體而言，前述流量儀表/傳感器中的差壓式（包括孔板、文丘里、噴嘴、均速管、楔形、道爾管、V錐等）、容積式、渦輪式等均采用傳統(tǒng)測量技術(shù)，屬經(jīng)典流量技術(shù)儀表?？评飱W利、電磁式、超聲波、渦街、熱式等屬于新技術(shù)型流量儀表。相比較而言，新技術(shù)型流量傳感器精度較高，無活動(dòng)部件，不存在磨損問題，且常為非插入式，無壓力損失，更節(jié)能，更可靠，因而成為流量儀表制造商和研發(fā)機(jī)構(gòu)的主要關(guān)注點(diǎn)和研發(fā)投入點(diǎn)，并且其*也在逐年提高。據(jù)美國FlowResearch流量研究機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，科里奧利和超聲波等新式流量計(jì)的*在以每年6%到8%的比例增長。

    此外，依托現(xiàn)代MEMS加工技術(shù)、半導(dǎo)體微電子技術(shù)、信息處理和通信技術(shù)的發(fā)展，新一代的流量傳感器大都集成有數(shù)字信號(hào)處理和通信等微處理器芯片，使其具備了自診斷、數(shù)據(jù)智能處理、人機(jī)對(duì)話等功能，實(shí)現(xiàn)了流量傳感器的智能化、多功能化、信息化和微型化。

                                                                                                                             上海伊里德自動(dòng)化設(shè)計(jì)有限公司