На соискание квалификации бакалавра техники и технологии по направлению «Приборостроение» фюра

2.3 Расходомеры, основанные на различных физических явлениях

Среди разнообразных приборов группы В чаще других применяют электромагнитные расходомеры для измерения расхода электропроводных жидкостей и ультразвуковые (разновидность акустических) для измерения жидкостей и частично газа. Реже встречаются тепловые – для измерения малых расходов жидкостей и газов.

Принцип измерения электромагнитных расходомеров основан на законе электромагнитной индукции. Электропроводящая жидкость есть проводник, электромагнитное поле создают катушки внутри расходомера, с электродов снимается ЭДС пропорциональное скорости жидкости. В свою очередь, зная скорость можно определить объемный расход.
Достоинства электромагнитных расходомеров: независимость показаний от вязкости и плотности измеряемого вещества, возможность применения в трубах любого диаметра, отсутствие потери давления, линейность шкалы, высокое быстродействие, возможность измерения агрессивных, абразивных и вязких жидкостей. Они пригодны для измерения расхода жидкости, у которых удельная электрическая проводимость не менее 10 См/м. Можно измерить водопроводную воду, щелочи, кислоты и другие жидкости, применяемые в химической промышленности, соки, сиропы и разнообразные жидкости в пищевой промышленности, различные водные растворы в алюминиевой и других отраслях промышленности, сточные жидкости и т.п. С помощью особых электрических измерительных схем предел применения рассматриваемых расходомеров повышен до 10 См/м.
Помимо измерения расхода различных жидкостей и пульп с ионной проводимостью, а также расхода расплавленных металлов электромагнитный метод применяется для измерения расхода крови в медицинской и физиологической практике, а также для измерения скорости морских течений и воды в открытых руслах.
Недостатки: возможно измерение только электропроводящих жидкостей. Достаточно дороги для труб диаметром больше 300 мм. Недавно побежденное ограничение – некоторыми производителями получена методика имитационной поверки. [2]
Расходомеры, основанные на эффекте Доплера называются ультразвуковыми. Импульсы ультразвука направляются попеременно по потоку и против него. При этом скорость прохождения сигнала то складывается из скорости распространения ультразвука в среде и скорости потока, то эти величины вычитаются. Возникающая разность фаз импульсов в двух ветвях измерительной схемы регистрируется электронным оборудованием, и в итоге измеряется скорость потока, а по ней и массовая скорость (расход). Этот измеритель не вносит изменений в поток жидкости и может применяться как к потоку в замкнутом контуре, например, для исследований кровотока в аорте, или системы охлаждения атомного реактора, так и к открытому потоку, например реки.
Преимуществами акустических расходомеров также являются бесконтактность измерений, отсутствие движущихся частей в потоке, отсутствие потерь давления в трубопроводах и др. [6]
Тепловыми называются расходомеры, основанные на измерении зависящего от расхода эффекта теплового воздействия на поток или тело, контактирующее с потоком. Они служат для измерения расхода газа и реже для измерения расхода жидкости.
Недостаток является большая инерционность. Для улучшения быстродействия применяют корректирующие схемы, а также импульсный нагрев. Вследствие чего усложняется схема конструкции.
Достаточно высокая температура измерения. Температурный предел применения расходомеров обычно не превосходит 150-200°С и в редких случаях достигает 250°С. При нагреве электромагнитным полем или жидкостным теплоносителем этот предел повышается до 450°С. [2]