正确选择流量传感器 传感器技术指标

影响流量传感器的因素较多，原理有十余种，类型不少于200种，有人对美国现场千余台流量传感器进行了调查，发现其中60%所选择的方法不太合适，而即使选择的方法合适，又有约一半以上在安装和布局上有问题。正确选择，并非易事。归纳起来，正确选择流量传感器取决于六个因素：传感器技术参数、流体特性、流动的状态、安装、环境、经济性。

传感器技术参数

总量、流量 总量（单位为m3或k g），多用于贸易核算，准确度居于首位。流量（瞬时量单位为m3/h，k g/h），多用于流程工业，是控制系统的信息源头，重复性是首位。

连续，开关 一般流量传感器的输出为连续量，而开关量可用于简单的二位式控制或设备保护，要求可靠性良好。

准确度 准确度不仅取决传感器本身，还取决于校验系统，是外加特性。要说明在什么流量范围内的准确度，如果用于控制系统，还应考虑与整个系统准确度相匹配。注意：厂家注明的误差是%Fs（上限）；还是%RD（测值）。

重复性 重复性是指环境条件介质参数不变时，对某一流量值多次测量的一致性，是传感器本身的特征。在流程工业控制系统中，重复性往往比准确度还重要。不少厂家把重复性误导为准确度，准确度应包括重复性与标定装置的流量不确定度。

量程比 在一定准确度范围内，最大与最小流量之比。差压式流量传感器，从传感器本身可以有较大量程比，但受二次表制约，一般只有3:1。

压力损失 流量传感器（除电磁、超声） 都有检测件（ 如孔板、涡轮等），以及强制改变流向（如弯头、科氏）都将产生不可恢复压力损失，它将额外增加输送的动力，才能维持正常运，有些数额很大，在提倡节能的今天应引起重视。

输出信号 一般为标准的模拟信号（0~10V，4~20mA等）已不能适应系统发展要求。通讯要求数字信号，Rosemount推出了HART协议，RS232/RS485转换器，RS232限于2Km以内，RS485可达10Km。

响应时间 输出信号随流量参数变化反应的时间，对控制系统来说，越短越好；对脉动流，则希望有较慢的输出响应。

综合性能 传感器的性能指标是相互制约的，如样本中压力上限为2mpa；温度为250℃，口径为1m；则当口径为1m时，压力可能只能为1.5mpa，温度只能是200℃，不可能同为极限值。

流体特性

流体类型 流体分为液体、气体、蒸汽。有些传感器（如电磁式）不能测气体；插入热式则不能测液体。

温度、压力、密度 它们是选择传感器提供的重要参数，特别是在工况下的参数，对于气体流量还应了解其体积流量是工作状态，还是标准状态。

粘性 液体粘性相差较大会影响选型，如粘性大的液体宜用容积式流量传感器，而不宜选用涡轮、浮子、涡街等流量传感器。

腐蚀、结垢、脏污 对于这类流体，不宜选用有转动件及有检测件的传感器。即使对于超声、电磁式流量传感器，也会因腐蚀管道带来误差。如口径50mm，结垢0.5~1mm，将带来0.5~1%的误差。

特殊参数 某些流体参数会影响传感器的工作，如压缩性系数影响差压式；比热及热传导系数影响热式；电导率影响电磁；声速影响超声。

单相、多相 相是指在一个系统中具有相同的物理、化学性质的物质，不同的相有较明显的界面，通常工业中大多为单相，随着工业的发展出现了多相流（气固、气液、液固或气固液）等的流量测量问题。

流动的状态

与许多物理参数（如压力、温度、物位、成分）不同的是，流量必须以流体流动为前提，没有流动就不存在流量。

满管、非满管 一般流体均应充满管道，但当液体流量较小，管道又处于水平时，则可能出现非满管流动，目前已有非满管流量传感器。

层流、紊流 反映流体在管道中流动的状态，影响流量系数的大小，当Re＜2320时为层流，仅有很少情况，如流体粘性大，管道小，流速低，才会出现层流。工业中多为紊流。

封闭、明渠 工业中多为封闭管道，明渠仅用于液体的排放。

充分发展紊流 流量传感器多为速度型，即管内流速分布影响流量系数，所以要求流量传感器应安装在一种特定的充分发展紊流中。只要传感器前具有30倍直径长度即可取得。

脉动流 流体中任一参数（流速、温度、压力、密度）随时间变化的流动，易产生误差，应附加设备去掉脉动流，准确进行测量。

安装及环境

流量传感器常由于安装不当而无法正常工作，如：方向装反，流速分布不理想，引压管中出现二相，环境恶劣，缺少必要的附件等。

管道的布局 有些传感器（如浮子式）只能安装在垂直管道上；而有些为避免流体的重力只能装在水平管道上；而如果流体中含有固体颗粒，传感器又不宜安装在水平管道上。

流向 流量传感器中绝大多数不能反向安装。

直管段长度 除浮子、容积、科氏外，都要求传感器前后有较长的直管段，以节流装置及测点速的插入式传感器要求最高（达30~50D）。

管径 不少流量传感器管径范围较窄，限制了选用，可采用变径管弥补，但要注意变径后仍应处于传感器的正常工作范围，应避免流速过小，输出太弱；流速过高、强度受损的情况。

维护空间 应具有必要的装卸、维护空间。

配件 针对某一传感器，应考虑安装必要的配件，如流动调整器、过滤器、气体分离器、阻尼器等。

流量传感器应避免安装在高温、振动、粉尘、腐蚀、潮湿、易爆易燃、有电磁干扰的环境中。

经济性

初始购置费 开始与厂商接触时，应注意：理性对待厂商所宣传的技术指标；根据需求选用，不要盲目选用高指标；注意传感器的制造材料。

安装 管径大，特别要注意安装中的附加问题，如是否为方便维修而加装旁路管道、必要的配件等（如过滤器、流动调整器）。

维修、配件 有些传感器的检测件，转动件易于磨损，腐蚀（如涡轮、容积、孔板），维修量不小。

校验 有些传感器工作一段时间后，因腐蚀、磨损，准确度会下降， 如用于贸易核算， 应定期校验。

运行费 流量传感器一般均有永久压损，因此会带来额外的运行费，特别是管径较大时，其年运行费可能数倍于购置费。

误差的损失 如用于贸易核算，特别是较贵重的能源、化工原料，应选用精确度高的传感器，否则因误差造成的经济损失，将数倍于购置费。

小结

流量传感器的选择，可根据以上六类影响因素，选择大致可按以下程序。

满足同一工艺要求的流量传感器可能不止一种，可以同时做几套方案进行比较。

传感器测量的方法

测量方法是实现测量过程所采用的具体方法，应该根据被测量的性质、特点和测量任务的要求来选择适当的测量方法。

1.按照测量过程的特点分类：可将测量方法分为直接测量和间接测量。

（1）直接测量

直接测量是针对被测量选用专用仪表进行测量，直接获取被测量值的过程。

（2）间接测量

用直接测量法得到与被测量有确切函数关系的一些物理量，然后通过计算求得被测量值的过程成为间接测量。

2.按照检测时对偏差的处理方式：可以分为偏差式测量、零位式测量和微差式测量。

（1）偏差式测量

用事先标定好的测量仪器进行测量，根据被测量引起显示器的偏移值直接读取被测量的值。

（2）零位式测量

将被测量x与某一已知标准量s完全抵消，使作用到检查仪表上的效应等于零。

（3）微差式测量

将零位测量和偏差测量结合起来，把被测量的大部分抵消，选用灵敏度较高的仪表测量剩余部分的数值，被测量便等于标准量和仪表偏差值之和。

3.根据传感器是否与被测量对象直接接触：可分为接触式测量和非接触式测量。

（1）接触式测量

检测仪表的传感器与被测对象直接接触，承受被测参数的作用，感受其变化，从而获得信号，并测量其信号大小的方法，称接触式测量。

（2）非接触式测量

检测仪表的传感器不与被测对象直接接触，而是间接承受被测参数的作用，感受其变化，从而获得信号，以达到测量目的的方法，称非接触式测量。