Тема 6. Измерение расхода и скорости движения жидкостей и газов.

Для измерения расхода жидкости достаточно измерить скорость течения и площадь сечения трубы. Для измерения расхода газа необходимо также знать и его плотность, тк при разных давлениях расход неодинаков для постоянных скорости и сечения.

Трубка Пито ( ПВД – приемник воздушного давления)– на основании уравнения Бернулли, связывающее скорость движения, давление, плотность и потенциальную энергию (g*h для жидкости, гидростатическое давление). Линия тока – линия в жидкости или в газе, в каждой точке которой вектор скорости направлен по касательной. Вносится поправка [мю], учитывающая потери энергии из-за вязкости (само уравнение ее не учитывает) и другие факторы. Колеблется от 0.9 до 0.93.

Приближаясь к числу Маха, нарушается равенство плотностей, что усложняет формулу. В этом случае дифференциальный манометр не поможет, необходимо измерить два давления и температуру, а затем рассчитать значение скорости. Также присутствует коэффициент поправки. Для сверхзвуковых скоростей он зависит от числа Маха (тоже непостоянен, обусловлен скачком давления).

Трубка Вентури (ток жидкости) – трубка с утонением. Измеряем разницу давлений на широкой и узкой части. Коэффициент равен 0.92-0.94.

Мерные шайбы используются в ракетной технике. Диаметр трубы не изменятся, но делается перегородка с отверстием (мерная шайба). Давление мерим в трубе задолго до и сразу после шайбы. Уравнение используется то же самое. Коэффициент расхода 0.55-0.65.

Лопастные счетчики. Ротор, смещенный относительно центра полости, имеет пазы, в которых на пружинах закреплены лопасти. Ток крутит ротор, оказывая давление на лопасти. Мерим скорость вращения ротора. Бывают осевые и тангенциальные. Осевые похожи на вентиляторы. Недостаток – инерционность.

Электромагнитное измерение расхода. Движущаяся жидкость используется как проводник, пересекающий магнитные линии. Изначально такие измерители делались для измерения тока расплавленных металлов или электролитов. В результате поляризации через некоторое время появляется методическая погрешность. Во избежание применяются переменные магнитные поля. Никаких движущихся частей.

Объемный тахометрический счетчик. Например, поршневой (с красивой логикой).

Термоанемометрические измерения. Измерения скорости движения газа с помощью нагретых объектов.

Лазерный Доплеровский измеритель скорости (ЛДИС).

Тема 7. Уровнемеры (методы измерения уровня жидкости и сыпучих тел).

Поплавковый уровнемер. Мерим перемещение поплавка (противовеса) линейкой, реохордом или датчиком угловых перемещений. В герметичных емкостях используют датчик Холла (измеряет напряженность магнитного поля): на штанге, прикрепленной к поплавку, находится магнит, создающий в горизонтальной плоскости магнитное поле.

Буйковые уровнемеры. Мерим силу натяжения нитки якоря.

Пневматические уровнемеры с опрокинутым стаканом.

Пневматический следящий уровнемер. Давление компенсируется перемещением, которое и мерим.

Емкостной уровнемер. Только для непроводящих жидкостей.

Ультразвуковые уровнемеры. Импульсные и непрерывные.

Оптиковолоконные уровнемеры. Сигнализаторы уровня. Хорошо срабатывают только на заполнение. Схема со световыми потерями позволяет мерить уровень непрерывно, но требует предварительной градуировки.

Лазерные датчики уровня. Триангуляционное измерение матрицей наиболее интенсивно отраженного света. Точность до миллиметра.

Радиочастотные уровнемеры. Хорошо применяются для измерения уровня сыпучих тел.

Радиоизотопные датчики. Хорошо применяются для измерения сыпучих тел.

Туричин, «Электрические измерения неэлектрических величин», 1975г

Фрайден Дж., «Современные датчики», справочник

Виглеб, «Датчики»