cảm biến đo lưu lượng mức chất

Lưu lượng và đơn vị đo, nguyên lý đo Lưu lượng chất lưu là lượng chất lưu chảy qua tiết diện ngang của ống trong mộtđơn vị thời gian Lưu lượng tính theo thể tích m3/sLưu lượng tính theo

CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG,

MỨC CHẤT LƯU

Đặng Đức Vượng

IEP-HUST

I Cảm biến đo lưu lượng

I.1 Lưu lượng và đơn vị đo, nguyên lý đo

Lưu lượng chất lưu là lượng chất lưu chảy qua tiết diện ngang của ống trong mộtđơn vị thời gian

Lưu lượng tính theo thể tích m3/sLưu lượng tính theo khối lượng Kg/sLưu lượng trung bình trong khoảng t=t2-t1

Lưu lượng tức thời:

Nguyên lý:

- Đếm trực tiếp thể tích chất lưu chảy qua công tơ trong một khoảng thời gian xác định t

- Đo vận tốc chất lưu chảy qua công tơ khi lưu lượng là hàm của vận tốc

- Đo độ giảm áp qua tiết diện thu hẹp trên dòng chảy, lưu lượng là hàm phụ thuộc

độ giảm áp

2

I.2 Công tơ thể tích

Nguyên lý: Đo thể tích chất lưu chảy qua công tơ bằng cách đếm trực tiếp

lượng thể tích đi qua buồng chứa có thể tích xác định của công tơ

Thể tích chất lưu chảy qua công tơ trong thời gian t=t2-t1

Thông thường

Lưu lượng trung bình

Lưu lượng tức thời

Để đếm số vòng quay và chuyển sang tín hiệu điện:

Giới hạn đo: 0,01 – 250 m3/h; độ chính xác:  (0,5-1)%; tổn thất áp suất nhỏNhược điểm: - gây ồn khi làm việc; chất lỏng phải được lọc tốt

4

Đo lưu lượng dòng khí

-Khi cánh (4) ở vị trí như hình vẽ, áp suất chất

khí tác động lên cánh làm tang (3) quay, trong

quá trình quay các cánh luôn tiếp xúc với mặt

ngoài cam (6) nhờ các con lăn

- Trong một vòng quay thể tích chất khí bằng thể

tích vành chất khí giữa vỏ và tang

-Chuyển động quay của tang được truyền đến cơ

cấu đếm đặt bên ngoài vỏ công tơ

Dải đo: 100 – 300 m3/h; cấp chính xác: 0,25 và 0,5

I.3 Công tơ tốc độ

Tốc độ quay của công tơ

Trong thời gian từ t1 đến t2

VớiKhi đường kính tuabin: 50-300 mm thì phạm vi đo: 50-300 m3/h

Đo lưu lượng nhỏ

Đường kính tuabin: 10-40 mm

Cấp chính xác: 2;3

I.4 Đo lưu lượng bằng phương pháp chênh áp

Nguyên lý:

Đo độ giảm áp của dòng chảy khi qua

màng ngăn có lỗ thu hẹp Độ chênh

áp được xác định thông qua áp kế vi

sai

Giả sử chất lỏng không bị nén:

p1, p2 là áp suất ngay trước và sau lỗ thu hẹp

8

Thường không đo mà đo

 Lưu lượng khối lượng của chất lưu:

Sơ đồ đo lưu lượng bằng phương pháp chênh áp

10

I.4 Lưu lượng kế điện từ

Nguyên lý:

Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

Đo Sđđ cảm ứng  vận tốc, lưu lượng w

I.5 Lưu lượng kế nhiệt

Nguyên lý: Nhiệt lượng truyền trong chất lưu phụ thuộc lưu lượng và hướngdòng chảy

Lưu lượng ~ T; dải đo rộng Yêu cầu: dòng chảy ổn định

Độ chính xác: 0,5 -1%

Thời gian đáp ứng: 2,5 – 150s phụ thuộc kiểu chế tạo 12

II Đo mức

II.1 Mục đích và phương pháp đo:

Mục đích: xác định mức độ và khối lượng chất lưu trong bình chứa Kiểu đo:

- Đo liên tục: biên độ hoặc tần số của tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu trong bình chứa

- Xác định ngưỡng: Cảm biến đưa tín hiệu dạng nhị phân cho biết tình trạng hiện tại mức ngưỡng có đạt hay không.

Các phương pháp đo:

- Phương pháp thủy tĩnh dùng biến đổi điện

- Phương pháp điện: dựa trên tính chất điện của chất lưu

- Phương pháp bức xạ: dựa trên tương tác giữa bức xạ và chất lưu

II.2 Phương pháp thủy tĩnh

Chỉ số đo của cảm biến là hàm liên tục của chiều cao mức chất lưu

14

II.3 Phương pháp điện

II.3.1 Cảm biến độ dẫn

mòn, không lẫn vẩn cách điện.

- Nguồn nuôi xoay chiều ~ 10V

- Dòng điện chạy giữa các điện cực tỉ lệ với

chiều dài của điện cực bị ngập trong chất lưu

Độ lớn tín hiệu phụ thuộc vào độ dẫn của chất

lưu

- Điện cực theo phươngngang

- Chất lỏng đạt ngưỡngthì dòng điện I có biên độkhông đổi

II.3.2 Cảm biến tụ điện

- Chất lỏng cách điện: Tụ điện dạng hai điện cực hình trụ nhúng trong chất lỏng hoặc một điện cực kết hợp với điện cực thứ 2 là thành bình.

- Chất lỏng dẫn điện: một điện cực bên ngoài phủ chất cách điện, lớp phủ đóng vai trò chất điện môi.

H: chiều cao mức chất lỏng

R2: Bán kính trụ trong

16

Sơ đồ đo cảm biến tụ điện

Sóng siêu âm lan truyền trong kim loại, chất lỏng, không khí

Cảm biến siêu âm gồm một thiết bị phát sóng và một thiết bị thu sóng.

II.3.3 Đo mức bằng cảm biến siêu âm

Đo  t, biết v và H ta tính được H2.

18

Hệ gồm các nguồn phát quang (bức xạ  ) và các đầu thu

tín hiệu xác định được mức chất lỏng

II.3.4 Đo mức bằng cảm biến quang

Dây kim loại điện trở R nung nóng tới nhiệt độ T bằng dòng một chiều I

Công suất Pj tỏa nhiệt trên điện trở Pj=R(T)I2

Công suất trao đổi với chất lưu Pc=hS(T-Ta)

h-hệ số trao đổi nhiệt; S – diện tích bề mặt CB; Ta- nhiệt độ chất lưuKhi có cân bằng nhiệt Pj=Pc  R(T)I2 =hS(T-Ta)

a,b: hằng số phụ thuộc chất lưu và cảm biến

Đo R, T và biết a,b, S, Ta  U

U b a

h  

Cấu tạo

22

Sơ đồ mạch đo của phong kế

Cảm biến đóng vai trò một nhánh của cầu Wheatstone

Mạch phản hồi làm quán tính nhiệt giảm nhanh cho phép đo tốc

độ biến thiên đến 100 KHz

Do cân bằng F1=F3.

Cách đếm số vòng quay n của cánh quạt :

- Nam châm gắn trên cánh quạt,

- CB quang điện: cánh quạt che ánh sáng

Phạm vi đo:

- Trong không khí: 0,1 đến 30 m/s

- Trong chât lỏng: 0,05 đến 10 m/s