工业传感器与变送器详解：05 流量传感器

第5章 流量传感器——从流体运动到工业流量数据流量测量是工业自动化中最重要的过程测量之一。如果说压力测量关注“系统内部的作用力”，温度测量关注“热状态变化”，那么流量测量关注的是物质在工业系统中的输送状态。现代工业生产中，大量过程都依赖流量数据：石油化工：原油流量、反应物流量、成品输送量能源系统：天然气流量、蒸汽流量、燃料流量水处理：进水流量、药剂流量、排放流量食品制药：原料计量、配比控制、生产质量因此，流量传感器是工业生产实现计量、控制和优化的重要基础。从工业信息链角度看，流量测量完成的是：流体运动 → 传感器检测 → 物理效应转换 → 信号处理 → 流量算法计算 → 工程流量值 → 通信 → 控制系统例如液体流量测量：流体速度 → 电磁感应 → 电压信号 → 数字处理 → 5.6 m³/h → 4–20 mA / HART → DCS。本章重点分析差压式流量测量、电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计、科里奥利质量流量计，以及流量计算算法。5.1 流量测量基础5.1.1 什么是流量？流量表示单位时间内通过某一截面的流体数量。常见形式包括：体积流量表示单位时间通过的体积，公式为：[Q_v = \frac{V}{t}]单位为 m³/h 或 L/min。例如 100 m³/h 表示每小时通过 100 立方米流体。质量流量表示单位时间通过的质量，公式为：[Q_m = \frac{m}{t}]单位为 kg/h 或 t/h。两者关系为：[Q_m = \rho Q_v]其中 ( \rho ) 为流体密度。5.1.2 流量测量的基本方法工业流量测量主要利用不同物理效应：速度效应：利用流体速度变化，例如涡街、超声波。电磁效应：利用导电液体运动产生感应电压，例如电磁流量计。压差效应：利用流体经过阻挡产生压力差，例如孔板流量计。质量惯性效应：利用流体运动产生科里奥利力，例如科里奥利质量流量计。