流量檢測技術和傳感器設計若干趨勢

摘 要：近些年來，雖然對成熟的主流儀表進行換代仍然是流量儀表業界的主要力量，但是新—代流量儀表從提高性能、增加功能、方便使用、拓展應用領域等方面進行了改進。從而，出現了流量儀表自我矯正功能的強化，流量檢測參數的多元化，流量測量方法的融合和傳感器設計的集成化等趨勢，這些代表著流量檢測技術和傳感器設計未來的發展方向。

關鍵詞：流量檢測；傳感器；技術趨勢

中圖分類號：TH81 文獻標識碼：A

隨著流量檢測技術一步步的在走向現代化和智能化，一些較為新穎的流量計與差壓式、容積式、浮子式等傳統儀表一起從而組成當代封閉管道用十大類占主流地位流量儀表。

1 流量儀表自我矯正功能的強化

流量檢測技術方面，流量儀表在運行時增強自身檢查診斷功能；兩種流量測量方法各取其長，組合在一起。我國流量儀表檢定規程規定的檢定周期較短，有些儀表雖然超過檢定周期較長時間，而其性能依然良好；也有因為使用條件的原因未到檢定周期就出現一些隱性的性能劣化，如磨損、腐蝕、結垢，因此，使用者需能夠在運行時在線自行檢驗、測試、診斷儀表性能，驗證所測流量是否仍在規定準確度范圍內等性能要求。如今，越來越多的新型號流量儀表卻常利用流量檢測元件或其他物理效應引起的一些現象，檢查檢測元件是否仍保持原有允許范圍內特性，判斷儀表性能的完好性。這些方法主要有以下兩種形式。

1.1科里奧利質量流量計

科里奧利質量流量計測量管剛性變化會影響流量測量和密度測量的儀表校準系數。測量管受流體沖刷磨損或腐蝕，壁厚減薄，或內壁結垢，均要影響測量管剛性而引起測量誤差。管壁均勻磨損壁厚1.0％，質量流量產生大約0.8％偏差，相對于準確度0.2％一0.5％的儀表，影響是可以接受的；密度產生約0.033g／cm3偏差。有些公司也據此判斷測量管剛性是否變化，其方法是是通過儀表專用處理器和FCF數據處理專用軟件發出特定信號給流量傳感器，傳感器回饋信號與內存記憶數據比對，這種方式值得推廣。

1.2電磁流量計

電磁流量計是測試磁場強度、電極信號系統絕緣性和電極與液體間接觸電阻等從而評價儀表的完好性。典型的是橫河電機ADMAG AXF型儀表，它具有電極沾污自診斷功能。另外，德國Kroner公司1FC300型儀表有更多的監測診斷系統，不僅診斷儀表自身，還可判斷外界流程測量條件的變化。還有較為流行的超生流量計，以超聲波在流體內順逆流動方向傳播的貿易儲運交接計量的超聲流量計，在天然氣交接中利用的越來越多。一家巴西IPT技術研究所分析串接兩臺相同型號DN600五聲道超聲流量計發送石油的流量和聲速統計數據就是這種超生流量計的現代應用，是應用超生流量計的代表性產品。

2 流量檢測參數的多元化

另外一種發展趨向是，流量檢測元件在檢測主參量以外其他參量的功能方面有拓展，典型的例證是科里奧利質量流量計和電磁流量計已經實現測量黏度。

2.1科里奧利質量流計。

該流量計是一種直接而精密地測量流體質量流量的新穎儀表，以結構主體采用兩根并排的U形管，有普遍可測量流量和密度兩個參量，讓兩根管的回彎部分相向微微振動起來，則兩側的直管會跟著振動。在科里奧利力作用下，利用儀表測量管兩半部分振動頻率產生的相位差與流量間正比關系求取質量流量口。

2.2電磁流量計

電磁流量計它是基于法拉第電磁感應定律工作的，用來測量電導率大于5μs/cm的導電液體的流量。它由直接接觸管道介質的傳感器和上端信號轉換器兩部分構成。不僅可以測量一般導電液體的流量外，而且可以用于測量強酸、強堿等強腐蝕性液體和均勻含有液固兩相懸浮的液體，如泥漿、礦漿、紙漿等。除測流速外，用電磁流量計測非滿管流量時，還要測管中液位高度以獲得液流流通面積，因它們亦隨流量大小而變。

3 流量測量方法的融合和傳感器設計的集成化

3.1流量測量方法的融合

流量測量方法的融合是實踐中的發展方向，由傳播時間法和多普勒法組成的復合式超聲流量計已經在市場上流行十余年，前者測量準確度高而不能測量含有氣泡或顆粒較多的液體，后者可測第二相含量較高但準確度較低，在一定條件下可以自行切換。這種融合式測量是一類由兩種測量原理組合的復合式流量儀表，取長補短以提高性能。近年在市場上見到由渦街流量測量和熱學流量測量組合的復合式流量計是這種模式的典型例證。這種復合式儀表不僅適用于空氣、氮氣等管系的使用量管理，因其優越的微小流量測量性能，還可作管系泄漏監測，用作節能管理流量計[4]。

3.2傳感器設計理念的集成化

近十余年來，儀表制造供應商參照流量儀表現場應用實踐經驗，開始將原由應用方安裝調試的相關功能件集合于流量儀表，從而興起傳感器設計理念的集成化。比較典型的是一體化差壓式流量計，原理是將孔板等差壓發生器和差壓變送器集合在一起，取消了現場裝配引壓管，縮減建造工程量和日常維護工作，移除潛在故障點。

結語

總而言之，流量檢測技術和傳感器設計作為一門應用性科學，也在隨著經濟的發展和市場的需求不斷的調整著自己的方向，本文所論述的流量檢測技術和傳感器設計幾種趨勢正是這種轉變中的主要部分，主要有流量儀表自我矯正功能的強化，流量檢測參數的多元化，流量測量方法的融合和傳感器設計的集成化。這些發展趨勢在現實實踐當中的優勢也越發的明顯，我們在當下的科技發展中，不僅要著眼于當代技術的應用，更要以一種前瞻性的態度展望技術的未來發展走向。流量檢測技術和傳感器設計的趨勢給我們以技術改革的啟示，而這種改革的核心也就是技術的多元化和相互融合，既保持多元作用的局面，又要認識到這些多元并不是孤立的多元，二是相互融合的多元。它們共同作用于功能產品，不斷的改進產品的功能，使其更加符合市場不斷提出的新要求。

參考文獻

[1] 蔡武昌.流量檢測技術和傳感器若干趨勢[J].自動化儀表，2009（S1）.

[2] 朱自明.在線診斷技術在電磁流量計中的應用[J].自動化儀表，2010（S1）.

[3] 戴禎建.流量測量儀表選用探討[J].中國計量，2011（8）.

[4] 張進明.蔡武昌.我國流量儀表的發展及現狀[J].上海計量測試，2010（4）