廣義相對論的天文學驗證

[拼音]:liuliangji

[英文]:flowmeter

用於測定流過管子、通道或明渠的流體(液體、氣體)數量的儀器。如測的是流量,則可用流量的單位表示,如米3/秒、升/分、千克/小時;如測的是總流量(累計流量)則可用總流量的單位表示,如米3、升或千克等。隨著生產和科學技術的發展,流量測量現已成為一項專門的技術。通過測量和控制流量,還可方便地達到控制溫度和壓力的目的。流量計的選擇根據流體數量、流動速率和所研究的流體型別而定。目前廣泛應用的流量計大致可分成體積流量計與質量流量計兩大類。體積流量計又可按測量原理分為速度式與容積式兩種。

體積流量計

測定單位時間內流過某一截面的體積流量或通過流體密度與所測的體積流量直接求得質量流量的儀表統稱為體積流量計。它可分為兩大類:

速度式流量計

與直接測量流體容積的流量計不同,它先測出流體經過一定截面積時的速度,然後求得體積流量Q。主要有:

(1)壓差式它是基於伯努利定理測量流量的一種型式。在直管段中安裝著節流裝置,測出其前後的壓力差後即可求出流速。 這種節流裝置除了有標準孔板(圖1)、標準文丘裡管和測流嘴外,還有圓缺孔板以及適用於低雷諾數流體的“四分圓”噴嘴和雙重孔板等多種型式。可根據測定部分的條件,容許壓力損失以及製造的工藝性等因素酌情選用。

所有的壓差式流量計都是通過節流裝置產生兩點間的壓差。它可用簡單的、充以液體(通常用水銀)的 U型管壓力計準確測量,也可用更精密的其他型式的壓力計測量。如通過壓差直接讀出流量,其標尺具有非線性刻度。

(2)面積式與壓差式的工作原理相同。流體向上流過一根錐形管,同時舉起一個一定形狀的重物(浮子)使之達到一定位置(圖2)。在此位置,上升流體的力恰好與浮子的重量平衡,從而指示出流量。活塞式流量計也是利用這一原理製成的。

(3)其他形式:

變壓頭、變面積流量計明渠中液體溢過一個堰時,超過堰本身的水頭高度取決於流速,因而明渠的流量通過測量流過一個堰(通常使用三角堰)的液體高度來確定。由於高度-流速呈指數函式關係,因而其標尺刻度也是非線性的。

熱式流量計利用置於流體中某一加熱體的溫度與流速間的關吸a href='http://www.baiven.com/baike/223/303528.html' target='_blank' >道床飭苛魈宓牧髁俊3S玫撓斜∧な餃攘髁考樸挈a href='http://www.baiven.com/baike/223/313529.html' target='_blank' >熱敏電阻型流量計兩種型式。它們適用於測定血液流量等特殊場合。

渦輪流量計利用置於流通截面上的渦輪將流體的直線速度轉變為渦輪的旋轉速度,其轉速與流體的體積流量成比例。由於它具有精確度高,動態響應好並能在高壓下使用等特點,已成為目前應用較廣的一種流量計。

電磁流量計應用電磁感應原理,根據導電流體通過外加磁場時產生的電動勢來測量導電流體流量的一種儀器(見電磁流量計)。

超聲波流量計共有三種類型:一種是利用在流動方向與反方向的聲速差來測量流量的;另一種是利用流動可使聲波波束偏移,通過聲場強度改變來測量流量的;還有一種則是利用聲波的多普勒效應,通過測定流體中粒子的速度來測量流量的。由於它可實現無接觸測量,因而壓力損失極微,應用範圍很廣,是目前較有發展前途的一種流量計。

鹽速度式流量計與同位素式流量計在這種經典方法中將少量的鹽或放射性同位素注入流體中,通過測量兩固定點間的電導率或輻射強度求得流體通過該兩點所需的時間,從而測出流速。在其他流量計不宜使用的不利條件下(如測量高濃度的液-固兩相流動),可採用此法。

靶式流量計利用靶體在流體內所受的阻力來測定流體速度,從而測量流量。它適用於不潔淨的流體以及某些液-固兩相流動。

渦街式流量計流體中如插入一根非流線型柱體,其下游就會產生雙列渦旋(即卡門渦街),渦街頻率正比於流速。通過測量渦街頻率即可測出流量。渦街頻率通常可通過超聲波法或測壓法加以測定。由於結構簡易可靠,效能較好,它是一種比較新型的流量計。

核磁共振型流量計利用在有極化液體流動的變送器中核磁共振訊號振幅和流量的關係來測量流量。另一種則是利用核子的磁標記法進行液體速度的絕對測量。它適用於含有大量氫、氟、鋰核或任何具有大回磁比的其他核子的液體,如水、酒精、汽油和石油等。

容積式流量計

這種流量計具有一定容積的計量室,當流體經過該室時,流體的壓力或積存在計量室中的流體重量會自動使計量轉數的指示機構動作。通常,用一個總和計算器顯示通過儀表的總流量,因而也把此類儀表稱為總流量計。按計量室形狀與構造,這種流量計可分成鼓形(圓筒形)、盤形(圓板型)、旋轉活塞型、直動活塞型和轉子型等五種型別。其中圓筒型多用於溼式氣量計;直動式活塞型常用於汽油站等場合。由於轉子型最適於作工業儀表,因此常把它作為容積式的典型。

質量流量計

它包括兩種:一種是能測量實際質量流量而不需要補償的質量流量計,它們一般是根據角動量守恆原理工作的。給流體一個恆定角動量或使流體失去一個恆定角動量所需的力矩是直接與質量流量成正比的。另一種是推導型質量流量計,它是一種體積流量裝置,其輸出經補償後換算為質量流量。

質量流量計有三種主要型式:一種型式是用-馬達帶動的葉片使管中流體作等角速度旋轉。由第二級靜止葉片將液(氣)流再次導直所需的力矩就是質量流量的直接度量。另一種型式(利用科里奧利效應)的主要部件是一帶肋輪盤,它被固定在一個裝在外殼中的轉矩感測部件下,二者均以等速旋轉。流體由輪盤中心進入並沿徑向加速,輪盤上的轉矩就是質量流量的直接度量。第三種型式是基於陀螺儀原理設計的(圖3)。將流體送進一根圓管,因管具有適當形狀,使得流動物質的質量相當於一繞z軸轉動的迴轉輪。整個陀螺模擬系統繞x軸旋轉,且產生一繞y軸的扭矩,它與模擬迴轉輪的角動量成正比,因而該扭矩與質量流量成正比。

測量精度一般是對包括感測器與指示儀表在內的整個系統說的。在過程控制中習慣地把它表示為滿刻度值的百分比,而在流量計中把它表示為實際流量的百分比。

參考文章

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