浅析流量传感器的应用场景

    石油化工生产过程自动检测和控制中，为了效地操作、控制和监测，需要检测各种流体的流量。物料总量的计算还是能源管理和经济核算的重要依据。可知在生产和科学研究实验中，流量是一个很重要的参数，流量传感器表示发展生产、节约能演、提高经济效益和管理水平的重要工具。

 

    氨气，Ammonia，NH3，无色气体。有强烈的刺激气味。密度0.7710。相对密度0.5971（空气=1.00）。易被液化成无色的液体。在常温下加压即可使其液化（临界温度132.4℃，临界压力11.2兆帕，即112.2大气压）。沸点-33.5℃。也易被固化成雪状固体。熔点-77.75℃。溶于水、乙醇和乙醚。在高温时会分解成氮气和氢气，有还原作用。

 

    氨作为化工产品的重要组成部分，也是化肥的最主要原料之一，在我国的消耗使用量巨大。同时氨气也是实验室与生产中的常用气体。对于氨气制取的方法主要有加热固体氯化铵与熟石灰的混合物，然后将气体收集起来。

 

    氨气流量测定：流量框法

 

    该法通过比较垂直放置于顺风和逆风方向的两个采样盘测定值之差，计算氨气的净排放量。因而对顺、逆风方向的氨气浓度同时进行测定，且要求测定方法准确，能反映顺、逆风方向的浓度差。全部氨气通过流量框的源强按下式估算：

 

    其中：Q为源强，单位为ug/s

 

    U为水平方向平均风速，单位为m/s

 

    Cup为逆风方向平均浓度，单位为ug/m3

 

    Cdown为顺风方向平均浓度，单位为ug/m3

 

    Z为采样盘放置高度，单位为m

 

    D为相邻两去氧杆之间的距离，单位为m

 

    流量传感器测量原理：

 

    流量传感器工作原理是由设计在流场中的旋涡发生体、检测探头及相应的电子线路等组成。当流体流经旋涡发生体时，它的两侧就形成了交替变化的两排旋涡，这种旋涡被称为卡门涡街。在卡门涡街理论的基础上又提出了卡门涡街的频率与流体的流速成正比，并给出了频率与流速的关系式：

 

    f=St×V/d式中：

 

    f涡街发生频率（Hz）

 

    V旋涡发生体两侧的平均流速（m/s）

 

    St斯特罗哈尔系数（常数）

 

    这些交替变化的旋涡就形成了一系列交替变化的负压力，该压力作用在检测探头上，便产生一系列交变电信号，经过前置放大器转换、整形、放大处理后，输出与旋涡同步成正比的脉冲频率信号（或标准信号）。

 

    关于流量传感器的使用工采网推荐美国Siargo气体质量流量传感器-FS4001。该质量流量传感器使用siargo专有的MEMS流量传感器与封装技术。包装盒是由化学惰性和热稳定的聚碳酸酯材料制成的。压力等级较高是5BAR（73PSI），受益于siargo独特的MEMS芯片结构、特殊包装技术和坚固耐用的传感器外壳。传感器的测量范围是0~30sccm到0~1000sccm。每个模型的流量是通过专门设计的封装，以及智能电子产品，以便达到适宜的灵敏度。

 

    气体质量流量传感器-FS4001主要特性：

 

    1）传感器灵敏度高，有极小的始动流量

 

    2）传感器芯片采用热质量流量计量，无需温度压力补偿，保证了传感器的高精度计量

 

    3）在单个芯片上实现了多传感器集成，使传感器的量程比大大提高

 

    4）传感器的零点稳定度高

 

    5）全量程高稳定性

 

    6）全量程高精确度和优良的重复性

 

    7）低功耗

 

    8）低压损

 

    9）响应时间快

 

    气体质量流量传感器-FS4001框图：

 

    功能框图如下图所示。MEMS传感器芯片的传感器驱动电路供电和发送流量相关的电压转换器。微控制器处理英文字母表的第19个字母；

 

    （放大、滤波等）将电压转换成流量。流量信号被发送通过模拟或模拟和数字格式（RS232）。