近十年來，新型節(jié)流流量傳感器(一種對安裝直管段長度要求較短、準(zhǔn)確度仍較高的流量儀表)，在我國引進(jìn)、開發(fā)、推廣應(yīng)用異?；钴S。由于在推廣中急功近利，炒作過熱，條件尚未成熟，就呼吁大力推廣，已造成多起嚴(yán)重事故。如何穩(wěn)步推廣應(yīng)用新型節(jié)流流量傳感器，引起了業(yè)界的普遍關(guān)注。

經(jīng)典節(jié)流流量傳感器不再輝煌

經(jīng)典節(jié)流流量傳感器應(yīng)用的歷史超過百年，積累了豐富的科研數(shù)據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，制定了標(biāo)準(zhǔn)無需標(biāo)定，可承受惡劣工況，生產(chǎn)成本低，性價比較高。但它也存在不少缺點(diǎn)，如：易于堵塞，壓損較大，準(zhǔn)確度難以長期維持，特別是根據(jù)ISO5167-2003新標(biāo)準(zhǔn)，要維持±0.5~1%的準(zhǔn)確度，經(jīng)典節(jié)流流量傳感器的前安裝直管段長度需30~40D。雖可對在應(yīng)用中偏離標(biāo)準(zhǔn)的影響進(jìn)行估算。但這種估算僅僅只是增加計量的不確定度，而無益于準(zhǔn)確度的提高。市場迫切需要一種既可耐惡劣工況，價格適中，對安裝直管段長度不高又能維持較高準(zhǔn)確度的新型節(jié)流流量傳感器。

新型節(jié)流流量傳感器的原理

差壓流量儀表種類可達(dá)幾十，萬變不離其宗，其原理都基于能量守恒與質(zhì)量守恒這兩個物理公式，即由于流體流通的橫截面積和/或流動通道的變化所引發(fā)的差壓是流體流速、流體通道和流體特性的函數(shù)。

多孔孔板

多孔孔板與經(jīng)典孔板相比較，最大的特點(diǎn)是：多孔孔板的節(jié)流件除了節(jié)流還有整流的作用，它解決了工業(yè)現(xiàn)場的直管段長度不長又可以達(dá)到必要的準(zhǔn)確度的矛盾。在直管段長度較短（5~10D）的情況下，仍可達(dá)到±1%的準(zhǔn)確度，值得關(guān)注。

2002年，由美國Ro s emo u n t推出的調(diào)整孔板（Conditioning Orifice Plate），首創(chuàng)了這類節(jié)流流量傳感器，繼調(diào)整孔板之后，2004年美國A+Flowt ek公司推出了平衡式流量儀表，2007年進(jìn)入中國；我國天津某公司于2008年，推出了結(jié)構(gòu)不同于美國A+Flowtek的整流式流量傳感器。而測試數(shù)據(jù)表明，在前直管段僅2D時，準(zhǔn)確度可達(dá)±1%，為5D時，準(zhǔn)確度可達(dá)±0.3%，β值建議取0.5～0.65之間。在前直管段長度約30D的條件下，對上述的三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了流出系數(shù)的重復(fù)性、不確定度、線性度的測試比較，技術(shù)性能難分伯仲。

多孔孔板的計算與孔板類似，主要區(qū)別是如何計算β值。首先需算出它的流通面積Aef。

內(nèi)錐流量傳感器

對于內(nèi)錐流量傳感器，流體是通過節(jié)流件錐體與管壁形成了具有整流作用的環(huán)形通道。這種環(huán)形通道節(jié)流方式可在確保較高準(zhǔn)確度的前提下，對前直管段長度的要求比孔板低得多。美國科羅拉多工程實(shí)驗(yàn)室（CEESI）對其進(jìn)行了測試，數(shù)據(jù)公布在API MPMS22.2中，測試報告宣稱，不僅直管段要求短，而且壓損也比孔板低一些。

內(nèi)錐流量傳感器β值的計算，仍需通過流通面積A時來計算當(dāng)量直徑dV。

內(nèi)錐流量傳感器在我國21世紀(jì)初期，在缺乏充分研究、測試，沒有標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程的情況下，而又過熱炒作，廠家為追逐利潤，忽視質(zhì)量紛紛仿制；用戶不分場合到處濫用，造成多起嚴(yán)重事故。

針對內(nèi)錐流量傳感器的不足，我國近幾年相繼推出了槽道、內(nèi)文丘利、梭式等新型節(jié)流流量傳感器。

槽道流量傳感器

由南京優(yōu)揚(yáng)公司推出， 節(jié)流件為一紡錘體（圖１），具有較長的中段，用4個導(dǎo)流片來固定節(jié)流件，從力學(xué)角度看較內(nèi)錐安全、可靠。但作為節(jié)流件的紡錘體過長，不僅加大了加工成本，也增大了摩阻，壓力損失在相同的β值下，約為內(nèi)錐的2/3。如維持±1%精確度，前直段不得小于5D。

梭式流量傳感器

梭式流量傳感器尾部可使加速的流體在擴(kuò)張的通道中，不分離的條件下減速增壓，使不可恢復(fù)壓損降至最小。樣機(jī)初測表明：β=0.64時，流出系數(shù)誤差為±0.3%，壓損僅為槽道的2/3，內(nèi)錐的1/3。

環(huán)楔流量傳感器

近幾年推出一種新型差壓流量傳感器。據(jù)稱，這種流量傳感器增加了量程比， 減小了壓損， 增加了耐磨性。美國科羅拉多工程試驗(yàn)室曾對其進(jìn)行了測試，確定了流出系數(shù)及膨脹系數(shù)等有關(guān)數(shù)據(jù)，但仍不夠充分。對以上所述的優(yōu)點(diǎn)，筆者有所質(zhì)疑，它的結(jié)構(gòu)與文丘里管有相似之處，只是增大了擴(kuò)張角，又如何保證流體不分離而減小壓損？

教訓(xùn)與建議

前車之覆，后車之鑒 近七、八年以來我國流量業(yè)界根據(jù)市場需求，引進(jìn)和自行開發(fā)了不少新型節(jié)流流量傳感器，成績斐然。在推廣應(yīng)用過程中必然會面臨不少問題，生產(chǎn)廠家應(yīng)根據(jù)這些問題，認(rèn)真逐一解決，才有可能使產(chǎn)品日益完善。遺憾的是不少廠商為利所惑，熱衷于炒作，忽視產(chǎn)品的改進(jìn)。如內(nèi)錐流量傳感器在已知單臂懸掛易折斷，后錐取壓孔易堵、壓損較大（僅次于孔板）的情況下，不僅未認(rèn)真改進(jìn)，反而呼吁大力推廣。結(jié)果，發(fā)生了機(jī)毀人亡的嚴(yán)重事故。當(dāng)前，爆炸聲余音未了，炒作的沉渣似又泛起，應(yīng)引起國內(nèi)業(yè)界的嚴(yán)重關(guān)注。

少說空話，多干實(shí)事 由于影響流量儀表的因素較多，在研發(fā)過程中有不少數(shù)據(jù)，無法通過理論推導(dǎo)來確定；在推廣應(yīng)用開始的一個階段，所遇到的不少問題都只能腳踏實(shí)地用試驗(yàn)來逐一解決；而故弄玄虛、炒作理念是無濟(jì)于事的。

測試數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn) 在研發(fā)、改善流量儀表的過程中，只有腳踏實(shí)地去做試驗(yàn)，以積累成千上萬的數(shù)據(jù)。為使新型流量儀表在推廣過程中穩(wěn)步前進(jìn)，需要對這些數(shù)據(jù)認(rèn)真整理，去偽存真。必要時對有疑惑的數(shù)據(jù)還應(yīng)重新測試予以核實(shí)、印證。在此基礎(chǔ)上歸納、整理、總結(jié)、提高所撰寫的標(biāo)準(zhǔn)才有實(shí)用、推廣價值，使生產(chǎn)廠家有數(shù)可依，使用者有據(jù)可查。

標(biāo)準(zhǔn)是測試數(shù)據(jù)的升華與提高；而一個切實(shí)可行的標(biāo)準(zhǔn)也必須建立在大量嚴(yán)謹(jǐn)可靠的測試數(shù)據(jù)上，否則，將難以實(shí)施，只是一紙空文而已。

評估新型節(jié)流流量傳感器的校驗(yàn)裝置

新型節(jié)流流量傳感器的特點(diǎn)都宣稱具有安裝直管段短而確保準(zhǔn)確度高的性能，只有通過專用的阻力件流量校驗(yàn)裝置所試數(shù)據(jù)才能令人信服。國外已建立這種裝置，開展十多年的測試、研究，很遺憾我國尚未引起足夠重視。

標(biāo)準(zhǔn)的制定

近百年以來，經(jīng)典節(jié)流流量傳感器由于制定了標(biāo)準(zhǔn)，才可能在上世紀(jì)中期取得流量市場近70%的份額。但隨著工業(yè)的現(xiàn)代化，新型流量儀表不斷推出，要順利推行這些儀表，首先需要制定標(biāo)準(zhǔn)。電磁、超聲均已著手制定標(biāo)準(zhǔn)，而新型節(jié)流流量傳感器由于種類較多，制定標(biāo)準(zhǔn)雖有一定難度也必須考慮，否則又將無序?yàn)E造，無據(jù)選用，難以避免發(fā)生重大事故。

有關(guān)制定標(biāo)準(zhǔn)的條件， 如何制定，由于篇幅限制，請參閱API MPMS22.2“差壓式流量儀表測試備忘錄”。

小結(jié)

從中天之日到夕陽西下 經(jīng)典節(jié)流流量傳感器問世已有百余年的悠久歷史。但其致命的弱點(diǎn)是必需具有30~40D的安裝直管段長度，才可能保證有±1%的準(zhǔn)確度。對于現(xiàn)代化的工業(yè)，不可能滿足這個苛刻的條件，只能是無可奈何花落去了。

初露鋒芒但并不完美 為應(yīng)對經(jīng)典節(jié)流流量傳感器的不足，近十年推出了以縮短安裝直管段長度而確保準(zhǔn)確度為特點(diǎn)的環(huán)形通道、多孔孔板等多種新型節(jié)流流量傳感器，初露鋒芒即有令人矚目的表現(xiàn)。但它與經(jīng)典節(jié)流流量傳感器相比，還是比較稚嫩，如果在條件尚不成熟就不顧后果全面、大力推廣，必將重蹈覆轍，發(fā)生令人難以接受的嚴(yán)重事故。科學(xué)試驗(yàn)與建立標(biāo)準(zhǔn) 為什么經(jīng)典節(jié)流流量傳感器能經(jīng)歷百余年輝煌的歷史？靠的是反復(fù)認(rèn)真進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)，再將試驗(yàn)結(jié)果用于現(xiàn)場進(jìn)行驗(yàn)證，如此不斷地測試、提升。將這些成果總結(jié)成為標(biāo)準(zhǔn)，才有穩(wěn)固的基礎(chǔ)。令制造有法可依，使用有據(jù)可查。

阻力件試驗(yàn)勢在必行 新型節(jié)流流量傳感器的特點(diǎn)在于無需較長的直管段長度，即可維持較高的準(zhǔn)確度，這個特點(diǎn)必須由廠家用科學(xué)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)予以驗(yàn)證，且由第三方予以證明，而不能只是引經(jīng)據(jù)典，用別人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來證明自己產(chǎn)品的技術(shù)性能。要創(chuàng)立民族的品牌，沒有捷徑可走，必須腳踏實(shí)做實(shí)驗(yàn)，一絲不茍測數(shù)據(jù)。研發(fā)新型節(jié)流流量傳感器，阻力件試驗(yàn)勢在必行，建立相應(yīng)的試驗(yàn)室迫在眉睫。 【導(dǎo)讀】電化學(xué)氣體傳感器大都是以水溶液作為電解質(zhì), 電解質(zhì)的蒸發(fā)或污染, 常會導(dǎo)致傳感器的信號下降, 使用壽命短; 由于在空氣中有被測物質(zhì)存在, 傳感器 中的有效成分被消耗, 因此傳感器一旦被啟封, 就視

電化學(xué)氣體傳感器大都是以水溶液作為電解質(zhì),
電解質(zhì)的蒸發(fā)或污染, 常會導(dǎo)致傳感器的信號下降,
使用壽命短; 由于在空氣中有被測物質(zhì)存在, 傳感器
中的有效成分被消耗, 因此傳感器一旦被啟封, 就視
為參加了使用, 即使沒用于測量, 它的生命也在縮
短; 電化學(xué)型氣體傳感器的壽命期望值為2 年, 使用
不當(dāng)它的壽命可能更短, 而傳感器更換的費(fèi)用較高。
因此如何保證其使用壽命, 傳感器的正確維護(hù)對煙氣
分析儀的使用尤為重要。
傳感器長時間暴露在煙氣中會極大影響使用壽
命, 只有短時間與被測對象接觸, 長期處于新鮮的空
氣中即可維護(hù)其正常使用壽命。因此, 儀器開機(jī)時,
一定要在清潔的空氣中。測量完畢后, 不要立即關(guān)
機(jī), 儀器必須在清潔空氣保持運(yùn)行時間5～10min ,
待儀器氣體顯示值降至10 單位以下, 保持儀器內(nèi)部
處于新鮮空氣的環(huán)境, 方可關(guān)機(jī)或停泵, 否則, 傳感器容易“中毒”并加速傳感器的損耗。
對于裝有粉塵過濾裝置的儀器, 要及時更換過濾
芯, 避免粉塵進(jìn)入傳感器內(nèi), 污染傳感器。對于便攜
式儀器, 不論儀器是否經(jīng)常使用, 至少每隔2～3 周
充電一次, 且采樣時電池電量不應(yīng)低于30 %。
有些廠商安裝了兩個泵: 抽氣泵和內(nèi)置的清洗
泵, 在儀器連續(xù)監(jiān)測一段時間后, 抽氣泵會關(guān)閉, 在
儀器內(nèi)部的清洗泵會自動開啟, 抽取儀器周圍的清潔
空氣, 使儀器的傳感器得到充分的清洗, 這樣也延長
了傳感器的使用壽命。

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電渦流傳感器能靜態(tài)和動態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導(dǎo)體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計量工具。電渦流傳感器能準(zhǔn)確測量被測體（必須是金屬導(dǎo)體）與探頭端面之間靜態(tài)和動態(tài)的相對位移變化。電渦流傳感器的原理是，通過電渦流效應(yīng)的原理，準(zhǔn)確測量被測體(必須是金屬導(dǎo)體)與探頭端面的相對位置，其特點(diǎn)是長期工作可靠性好、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、非接觸測量、響應(yīng)速度快、不受油水等介質(zhì)的影響，常被用于對大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸位移、軸振動、軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行長期實(shí)時監(jiān)測，可以分析出設(shè)備的工作狀況和故障原因，有效地對設(shè)備進(jìn)行保護(hù)及預(yù)維修。

工  作  原  理

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運(yùn)動時（與金屬是否塊狀無關(guān)，且切割不變化的磁場時無渦流），導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，以上現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。而根據(jù)電渦流效應(yīng)制成的傳感器稱為電渦流式傳感器。

前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生交變的磁場。當(dāng)被測金屬體靠近這一磁場，則在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，與此同時該電渦流場也產(chǎn)生一個方向與頭部線圈方向相反的交變磁場，由于其反作用，使頭部線圈高頻電流的幅度和相位得到改變（線圈的有效阻抗），這一變化與金屬體磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線圈的幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導(dǎo)體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。

當(dāng)被測金屬與探頭之間的距離發(fā)生變化時，探頭中線圈的Q值也發(fā)生變化，Q值的變化引起振蕩電壓幅度的變化，而這個隨距離變化的振蕩電壓經(jīng)過檢波、濾波、線性補(bǔ)償、放大歸一處理轉(zhuǎn)化成電壓（電流）變化，終完成機(jī)械位移(間隙)轉(zhuǎn)換成電壓（電流）。由上所述，電渦流傳感器工作系統(tǒng)中被測體可看作傳感器系統(tǒng)的一半，即一個電渦流位移傳感器的性能與被測體有關(guān)。

按照電渦流在導(dǎo)體內(nèi)的貫穿情況，此傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類，但從基本工作原理上來說仍是相似的。電渦流式傳感器大的特點(diǎn)是能對位移、厚度、表面溫度、速度、 應(yīng)力、材料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測量，另外還具有體積小，靈敏度高，頻率響應(yīng)寬等特點(diǎn)，應(yīng)用極其廣泛

和電感式傳感器的區(qū)別

電渦流傳感器是利用金屬導(dǎo)體中的渦流與激勵磁場之間進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的原理進(jìn)行工作的。傳感器利用電能主動發(fā)射能量，屬于非接觸式測量，特別適于測量運(yùn)動物體，把距離信號通過諧振電路，穩(wěn)頻檢波，轉(zhuǎn)換為電壓信號。所以屬于電感傳感器一種。

以德國米銥LVDT系列和eddyNCDT系列為例，二者機(jī)理有些類似.但是還是不同.電感式 是通過貼心在電感內(nèi)部的運(yùn)動.從而導(dǎo)致感抗變化.來代表不同的位移,叫l(wèi)vdt; 電渦流式是高頻的信號通過探頭發(fā)出在對面的金屬上產(chǎn)生渦流,從而影響探頭的阻抗, 利用調(diào)理電路,將探討與金屬平面的距離與電渦流傳感器的阻抗設(shè)計成線性關(guān)系.完成測量

 

 

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