Измерение давления
Жидкостные приборы: U-образные и чашечные.
Принцип действия: зависимость уровня жидкости от давления
Деформационные манометры – приборы давления с упругими чувствительными элементами (мембраны, мембранные коробки, сильфоны, трубчатые пружины)
Принцип действия: зависимость перемещения определенной точки от давления
Мембраны: плоские, выпуклые, гофрированные
Сильфоны – трубка с поперечной гофрировкой
Трубчатая пружина – чувствительный элемент в форме согнутой по кругу на 2700 трубки не круглого сечения
Грузопоршневые манометры (образцовый прибор)
Принцип действия: уравновешивание давления измеряемой среды на свободно перемещающийся поршень силой, создаваемой колиброванным грузом
Недостатки: трение поршня в цилиндре, что приводит к снижению чувствительности
Тензометрические (тензорезистивные) манометры
Принцип действия: тензорезистивный эффект: изменение электрического сопротивления упругого тела при его деформации
Достоинства: простота устройства, высокая точность, надежность и быстродействие, незначительные габариты и масса, большая виброустойчивость.
Емкостные приборы давления
Сенсор: 2 разделительные мембраны, через которые и через специальную жидкость давление передается сенсорной мембране
Измерение уровня жидкости
Волноводный уровнемер
Принцип действия: технология рефлектометрии: микроволновые радиоимпульсы малой мощности направляются вниз по зонду, который погружается в воду; когда радиоимпульс достигает раздела сред происходит отражение микроволнового сигнала в обратном направлении.
Достоинства: радиоимпульсы почти не восприимчивы к составу среды, t0 и давлению среды, удобны для применения в узких баках
Недостатки: нижняя и верхняя зоны нечувствительности
Радарные уровнемеры
Принцип действия: принцип бесконтактного радиолокационного измерения на основе метода линейного частотно-моделированного излучения.
Буйковые уровнемеры
Преобразуют изменение выталкивающей силы во вращательное движение
Емкостные уровнемеры
Принцип действия: различие диэлектрической проницаемости водных растворов солей, щелочей, кислот от диэлектрической проницаемости воздуха
2 типа: для проводящих и для непроводящих сред
Акустические и ультразвуковые уровнемеры
В реализуется метод, основанный на использовании эффекта отражения ультразвуковых колебаний от границы раздела 2 сред
Принцип действия акустических уровнемеров: метод локации уровня жидкости через газовую среду => плотность жидкости не влияет на распространение волн
Принцип действия ультразвуковых уровнемеров: метод, основанный на отражения ультразвуковых колебаний со стороны жидкости
Гидростатические уровнемеры
Измерение уровня в барабане котла (3 вида)
Измерение расхода
Расходомер – прибор, измеряющий расход, т.е. количество вещества, проходящее через данное сечение трубы за единицу времени.
Счетчик количества – прибор, измеряющий количество вещества, проходящее через данное сечение трубы за некоторый промежуток времени
Методы измерения расхода:
Метод переменного перепада давления сужающего устройства
На местном сужение создается перепад давлений Δp, который зависит от расхода среды. Δp – мера расхода среды, измеряется в деформационных манометрах.
2. Метод измерения расхода опорной трубкой (расходомеры типа АННЮБАР)
Достоинства: низкая стоимость, простота установки, меньше потери давления
Недостатки: при Re<20000 имеет место понижение точности, не применяется для жидкостей с высокой вязкостью
3. Метод измерения электропроводных сред, основанный на законе электромагнитной индукции (электромагнитные расходомеры)
- электромагнитные расходомеры с постоянным магнитным полем
Достоинства: собственный источник питания, почти нет потерь давления, высокое быстродействие, помехозащищенность
Недостатки: эффект поляризации электродов (ЭДС поляризации направлено против основной ЭДС)
- электромагнитные расходомеры с переменным магнитным полем
В данном случае поляризация электродов много меньше
4. Метод преобразования поступательного движения среды в вихревую дорожку (вихревые G-меры)
Принцип действия: преобразование поступательного движения среды в вихревую дорожку с помощью установленного поперек потока тела обтекания и дальнейшего измерения частоты срыва вихрей
Достоинства: простота установки, надежность, стабильность метрологических характеристик, линейность характеристики, минимальное влияние параметров потока на погрешность
Недостатки: при Re<20000 снижается точность измерения, не применим для вязких жидкостей
5. Метод, основанный на определении времени прохождения случайными неоднородностями некоторого расстояния (корреляционные расходомеры)
Случайные неоднородности – обычно турбулентные неоднородности (по средствам ультразвука)
6. Метод на основе доплеровского метода измерения средней скорости (ультразвуковые расходомеры)
Принцип действия: явление смещения звукового колебания движущейся средой
Основные методы определения Δτ: А) Фазовый метод, основанный на измерении фазовых сдвигов двух ультразвуковых колебаний, направленных по потоку и против потока
Б) Частотно-импульсный метод, основанный на измерении разности частот импульсов по и против потока
В) Времяимпульсный метод, который непосредственно измеряет Δτ. Он основан на измерении разности времени прохождения коротких импульсов по направлению скорости потока и против него
Достоинства ультразвуковых расходомеров: любые среды (жидкости предпочтительно), возможность измерять близкие к 0 расходы, простота установки, почти нет потерь давления и отсутствует контакт со средой
7. Метод, основанный на кориолисовом ускорении (кориолисовые расходомеры)
Основные элементы: сенсорные трубки, катушка возбуждения, 2 тензодатчика с электромагнитными катушками
Эффект Кориолиса: поступательное движение среды во вращательном движении сенсорной трубки приводит к возникновению кориолисового ускорения => кориолисовой силе, которая направлена против движения трубки, которое задает катушка. После изгиба трубки направление силы меняется на противоположное. Во входной части трубки сила препятствует смещению трубки, а в выходной – способствует. Это приводит к изгибу трубки.