流量传感器

流量传感器（Flow   sensor）又名流量计（flowmeter）这是一种测量流体的装置（如液体或气体）流量的装置。可以追溯到19世纪，从最初基于机械流体测量原理的设计，到今天的 各种智能流量传感器，可通过不同的传感技术安装在流体管道中（如电磁、静电容抗、位移、超声波等）以实时监控流体流动的速度和流量。

流量传感器广泛应用于自动控制和微处理技术中、流量监测和控制、科学仪器和实验室仪器、环境监测仪器等领域。常见的应用场景包括：液化天然气的储存和运输、发动机系统、水处理、食品和化妆品生产、化工生产、石油和天然气生产及其他行业。

流量传感器的未来发展将更加小型化、数字化、智能化、多功能化、低功耗化、创新化和国际化。

小型化：随着科学技术的不断进步，小型化技术已成为流量传感器发展的主要趋势。未来，流量传感器将越来越小，越来越小，越来越轻，从而可以更方便地安装在各种场合，同时还可以提高传感器的精度和可靠性。

数字化：数字技术是流量传感器发展的另一个重要趋势。传感器的数字化技术可以提高传感器的测量精度和稳定性，还可以降低传感器的成本和功耗。未来的流量传感器将采用数字信号处理技术来提高数据采集的准确性和实时性。

智能化：智能技术是未来流量传感器发展的另一个重要趋势。未来的流量传感器将采用各种先进技术，如人工智能、物联网、云计算等，实现对交通数据的实时监控、分析和处理以提高交通数据的价值和应用范围。

多功能化：随着应用场景的不断拓展，流量传感器也需要具备更多的功能。未来的流量传感器将具有更多功能，例如数据采集、数据处理、数据传输、远程控制等，满足不同应用场景的需求。

低功耗化：低功耗技术是未来流量传感器发展的重要趋势。未来的流量传感器将采用更先进的节能技术，如物联网、无线通信技术等，以实现低功耗、寿命长，能更好地满足现代社会对节能环保的要求。

创新化：材料创新也是未来流量传感器发展的重要趋势之一。未来的流量传感器会越来越薄、坚韧且高导热的材料，如复合材料、3D打印等，以实现更好的性能和更长的使用寿命。

国际化：随着全球化的发展，流量传感器也需要具有国际化的特点。未来的流量传感器会越来越重视国际标准、认证与合作，积极推广自身产品和技术，扩大在全球市场的影响力和竞争力。

流量传感器的基本原理是利用流体在管道中流动时在管道中产生的压力、回声、磁通量的变化被测量，并且它将获得的流量信号转换成电信号并将其发送到电子控制单元(ECU)以便获得流体的流速。流量传感器有四个基本测试原理：

差压测量法：差压测量是流量传感器最常用的测量方法之一。其基本原理是在管道中的两个不同位置安装压力传感器，分别测量管道中的静压和动压，然后通过压差传感器计算出两个压力值的差值，从而得到流体的流量。流量计算公式：q=k√δP，市场上销售的大多数水流量计都是用这种方法制造的。

回声测量法：

回声测量是一种利用声波测量流体流量的技术。其基本原理是在管道中发射特定频率的声波，并测量声波的回波时间，从而计算出流体的流速和流量。

声波发射器向管道中发射周期性声波当声波沿管道传播时，会与流体相互作用并多次反射，最后反射回声波发射器，这就是所谓的混响。通过测量混响时间，可以计算混响距离。

通过测量混响时间、计算流体流速的距离和经过时间。使用公式：V = 2L / t可以计算混响距离。

最后，通过计算流速和管道的横截面积，可以计算出流体的流量。利用公式Q = AV，得到。

电磁测量法：电磁测量是利用布置在管道中的电磁传感器来测量流体流量。当流体通过管道时，会在电极中产生电动势通过测量电动势，可以计算出流体的流速。

电磁传感器的感应公式是液体的速度，所以需要先计算液体的平均速度V = Q / A

产生的电动势可以通过电磁传感器输出信号E = KBVD来测量

通过测量电动势，我们可以计算出流体流量Q = E / (KBX)

用电磁测量法测量管道中物质和液体的密度、温度等因素比较敏感，需要注意这些参数对测量结果的影响。

旋转式测量法：旋转测量是一种通过测量旋转仪器内部流体沿旋转轴的旋转速度来测量流量的技术。其基本原理是测量旋转流量计旋转部件上流体的转速，通过这个转速和流量计的几何参数计算流量。通过测量转速，可以计算出流量Q = KVC用旋流法制作的流量计响应速度快、测量精度高。

根据其结构和工作原理，流量传感器主要分为以下几类

差压流量传感器

差压流量传感器是最常见的流量传感器之一。其基本原理是测量流体通过管道时在管道内产生的压力差，从而获得流体的流量。差压流量传感器包含两个传感器，一个用于测量管道的静压，另一个用于测量管道内流体的动压。然后通过计算两个压力之间的差值，可以获得流体的流速。

电磁流量传感器

电磁流量传感器通过测量流体通过的电极之间的电磁感应力来测量流量。它主要由电极、感应线圈、流体传感器和显示器等。当流体通过电磁流量计中的传感器时，电极产生电场，感应线圈产生磁场。当流体在传感器中运动产生交变磁流时，会在感应线圈中引起感应电动势，产生电磁感应力。这个力和流体的速度、磁场强度与电导率有关。

据法拉第公司称根据电磁感应定律，当磁场强度和导体速度增加时，电磁感应力也会增加。因此，流体的流速越快，电磁感应力越大，感应信号越强。电磁感应力与流量成正比，因此可以获得精确的流量测量。通过传感器内部的感应线圈，测量流体的速度，然后结合管道的面积可以计算出流体的体积或质量流量。通过将流量值传输到显示器，可以实时显示流量值。

超声波流量传感器

超声波流量传感器是利用超声波检测技术进行流量测量的仪器。它根据多普勒效应和声速不受流体密度变化影响的特性工作。超声波流量传感器由两个传感器组成，一个设置为发射器，另一个设置为接收器，安装在管道的相对位置。变送器发出具有固定频率和波形的声波，声波穿过管道中的液体并反射回传感器。同时，接收器接收来自发射器的超声波，并测量其频率和变化。

当液体在管道中流动时，会对超声波的频率产生多普勒效应，即波长会被压缩或拉伸，这取决于液体流动的方向和速度。传感器测量频率变化并计算液体的速度。同时超声波流量计测量两个传感器在不同位置的时间差来计算流量。

体积流量传感器

容积式流量传感器通常由两个互连的容积室组成，一个用于进料，另一个用于出料。当流体从进给容积室进入排出容积室时，容积室中的液位发生变化，这可以通过传感器测量和记录，然后可以计算出流体的体积流量。体积流量传感器常用于化学工业、医药、食品、汽车和其他领域的流量测量。

可变面积流量传感器

可变面积流量传感器是一种利用流体通过流道时产生的压差来测量流量的传感器。其结构基本上由一个入口和一个出口组成流体从入口进入流动通道，并且通常在流动通道中设置锥形狭窄部分（也称为喇叭口）和用于测量压力的装置。当流体通过喇叭口时，流道的横截面积随着流体流动的位置而变化，从而导致流体速度和压力的变化。通过测量入口和喇叭口之间的压差，可以计算出流体的流量最简单的可变面积流量计，也称为浮子流量计或转子流量计。

可变面积流量传感器的优点是结构简单、可靠性高、液体不易堵塞，常用于需要长期稳定工作的测量场合，如化工等、石油、发电等领域。

涡街流量传感器

通过利用流体通过涡街引起的涡流和振动（冯卡曼效应）传感器检测流量的原理是检测液体的流动部分中一定存在旋转涡流。涡街流量计的主要部件是涡轮和传感器。涡轮是一种多叶片的旋转部件，置于管道中随着流体的流动，由于流体的冲击和摩擦，涡轮开始旋转。涡轮旋转的速度与流体的流速成正比。

传感器通常使用霍尔效应和其他技术来测量涡轮旋转的频率。当涡轮旋转时，每一个叶片都会在磁场中产生一个磁信号，被传感器检测并计算出来，进而计算出流量。

由于流体通过涡街，会产生涡流，从而使涡轮旋转因此，涡街流量计的原理是通过将这种涡旋运动转化为叶片的旋转来测量流量。

热式流量传感器

根据流体的导热系数与其流量成正比的原理，通过检测流体中的温度变化来监控流量的传感器。热流量传感器主要由两个传感器组成，即加热器和温度传感器。当流体通过加热器时，加热器将加热流体以提高其温度，温度传感器用于测量流体的温度。因为加热器上游传感器测量的温度高于下游传感器测量的温度，所以流体在加热器和传感器之间形成温度梯度。根据恒温差原理，流量与温度梯度成正比，流量与加热器消耗的电功率成正比。

因此，测量加热器的上游和下游传感器之间的温度差，从而可以计算流体的流速。具体计算方法是通过检测温度传感器之间的温度差，并根据热传导定律使用一个方程来计算流量。

圆盘流量传感器

盘式流量计是一种机械流量计，通过测量圆盘旋转的圆周长度来确定流量它是一种应用频率很高的工业流量计。圆盘流量计主要由圆盘和计数机构组成，其中圆盘安装在管道中，计数机构用于测量圆盘随着流体的流动和旋转而旋转的圆周长度，然后通过一系列计算计算出流体的流量。

圆盘的形状为扇形，其轴径等于管径，旋转轴垂直于流体方向旋转时，流体从圆盘中心进入，流经风扇边缘，然后从圆盘中心流出。在工作中，由于流体的推力，转轮保持旋转当计时器中的固定时间过去时，计数机构可以根据转轮的周长精确计算出流量。

圆盘式流量计具有结构简单精度高使用方便测量稳定对流体压力和温度的变化影响小等特点，可测量多种介质。因此，它在石油中被广泛使用、化工、农业、生物技术、在医学和其他领域的流量测量中。然而，盘式流量计没有显示屏，所以它可以 不能直接观察流量值，需要外部仪器显示或记录流量值。

玻（珀）耳挂式流量传感器

螺栓式流量传感器是一种基于螺栓效应的流量传感器。它主要由安装在管道中的玻璃耳传感器和测量电路组成。当流体通过玻尔兹曼传感器时，流体中的质子旋转，从而在传感器中产生磁场。玻尔兹曼传感器将在该磁场的作用下产生电压信号，该信号与流体的流速成正比。螺栓型流量传感器的特点是响应速度快、无动压损失，适用于低速范围的测量。

发动机控制系统

流量计在发动机中的应用主要用于测量和控制燃油、空气和其他介质的流量和质量，并将测量数据传输到发动机控制系统。广泛用于发动机的流量计包括：

燃油控制系统：燃油流量计通常安装在燃油系统入口处、喷油嘴和其他位置用于精确测量喷入燃烧室的燃油量。燃油流量计检测燃油流量与所需燃油流量的差值，发动机控制系统实时调整喷油量，保证供油的准确性、稳定性和燃油经济性。

发动机进气系统：空气流量计通常放置在发动机的进气口处，用于测量进入发动机的空气流量和空气温度。通过测量空气流量并将其发送到发动机控制系统，可以更好地控制发动机的喷油量和输出功率，提高发动机的性能和燃油经济性。

涡轮流量系统：涡轮流量计用于测量排气系统中空气的流入和流出。发动机排气系统中通常采用涡轮流量计作为空气流量传感器，通过测量进出口流量之差来计算流量，实现流量测量。

石油化工产业

石油化工行业的流量计主要用于监测加工和冶炼过程中液体或气体的流量。石油化工行业常用的流量计包括以下几类：

流量压力变送器

流量压力变送器通过测量流体在管道中通过的压差来计算流体的流量。它可以用来测量液体或气体，主要用于石油化工生产中的原油、天然气、乙烯、丙烯和其他介质的流量测量。

测量液体或气体的流量

流体的速度和流量主要是用超声波来测量的，可以用来测量液体或气体，在石油化工生产中常用于水中、废水、天然气、氢气、氮气等介质。

废物排放流量监控

石油化工行业制酸生产中一般采用电磁流量计、碱、溶液、废水等介质。通过在各个环节进行准确的流量测量，可以减少石化生产中的损失、提高生产效率和质量，确保生产过程的稳定性和安全性。

家用电器

流量计也广泛应用于家用电器：

洗衣机：洗衣机使用流量计来控制水的流量，以确保在不同的洗涤程序中使用适当的水量。流量计通过向洗衣机的控制面板发送信号来控制水阀的打开和关闭，以确保洗衣机在漂洗和脱水循环中使用合适的水流量，从而提高洗涤效率并节省水资源。

流量传感器

空气净化器：空气净化器使用流量计来监测进出空气的流量，从而调节净化器的工作效率并降低噪音。当空气流量过低时，净化器会自动调节过滤器的清洁度，以提高净化效率。

水处理设备：例如饮水机、井水过滤器等需要使用流量计来控制进出水的流量，以确保水质符合标准并节约用水。

热水器：热水器使用流量计来监控流入和流出，以确保热水器的效率和稳定性。该流量计可以帮助热水器根据水的流量来控制加热器的供电，从而节约能源，延长使用寿命。

冰箱：该流量计可用于测量冰箱中冷凝器的进出水流量，以确保冷却系统的正常运行并延长制冷系统的使用寿命。

燃气表：燃气表使用流量计测量燃气流量并计算燃气量，从而实现精确结算功能。