на чем основан принцип действия калориметрических датчиков потока

08.09.202314.09.2023 admin 0 Comments

Калориметрические расходомеры

Калориметрические расходомеры необходимы для отслеживания потребления в разнообразных технологических процессах. Причем способ измерения отлично подходит и для жидкостей, и для газообразных сред.

В калориметрических расходомерах с малыми расходами поток вещества нагревается внешним источником тепла, а расход определяется в соответствии с уровнем мощности при постоянной температуре.

Преимущество приборов состоит в их высокой точности, широком диапазоне измеряемых параметров, малой инерционности.

Модельный ряд калориметрических расходомеров

Серия

Измеряемая
среда

Типоразмер трубопровода
(диаметр условного прохода)

Диапазон
измерения

Температура

Особенности

SL5201

на чем основан принцип действия калориметрических датчиков потока. Смотреть фото на чем основан принцип действия калориметрических датчиков потока. Смотреть картинку на чем основан принцип действия калориметрических датчиков потока. Картинка про на чем основан принцип действия калориметрических датчиков потока. Фото на чем основан принцип действия калориметрических датчиков потока

Газ, воздух

23 мм

2…200 м/с

-10…50°С

Датчик скорости потока.
Применяется в системах вентиляции
в автоматизации зданий

SQ0500

Вода, жидкости

G ⅛

1…200 мл/мин.

0…60°С

Датчик расхода воды,
жидкостей на водной основе.

Степень защиты: IP65

Принцип работы калориметрических расходомеров

Принцип работы калориметрических расходомеров базируется на нагреве потока измеряемой среды внешними источниками, а при движении среды датчики определяют изменение потока. Она зависит от скорости потока и расхода тепла в процессе нагрева. В этом типе приборов расход определяется по значению мощности, которая потребляется нагревателем для формирования постоянной разности температур, либо по разности температур при сохранении мощности.

При определении расхода газа по значению мощности расходомер представляет собой терморегулятор для потока, где измерительным и регулирующим компонентом выступает уравновешенный элемент с термометрами сопротивления, отвечающими за отслеживание температуры до и после нагрева. Если разность температур меняется, то он выходит из состояния равновесия, а на измерительное устройство выдаётся сигнал. Цепь нагревателя отвечает за определение массового расхода.

При определении расхода газа по температурной разнице с сохранением постоянной мощности используется датчик, представляющий собой последовательное соединение термометров сопротивления, находящихся до и после нагревателя. Так достигается равенство токов в электрической цепи, чтобы можно было их градуировать по температурной разнице.

Технические характеристики калориметрических расходомеров

Среди общих технических характеристик калориметрических расходомеров выделяют такие:

Достоинства и преимущества калориметрических расходомеров

Недостатки

Сферы применения калориметрических расходомеров

Сфера применения калориметрических расходомеров обширна:

Как купить калориметрический расходомер газа

Выбор расходомера газа требует учёта множества параметров среды, условий эксплуатации и методов подключения. Специалисты нашей компании готовы не только помочь вам с выбором, но и проконсультировать по особенностям приборов и цене. Если вам нужно купить расходомер, то вы можете заказать консультацию специалиста по телефону.

Заполните специальную форму, чтобы мы могли выслать вам прайс-лист или указать цены понравившихся моделей.

Источник

Об измерении скорости потока жидкостей и газов

В нынешнем году мы начали представлять в России компанию IST — швейцарского производителя тонкопленочных датчиков температуры, относительной влажности, проводимости жидкости и скорости потока.

Продукция IST — это не масс-маркет, они не выпускают ~~аналоги DHT22~~ миллионные тиражи дешевых микросхем для стандартных применений. Вместо этого упор делается на специальные задачи: нестандартные конструктивы и диапазоны температур, повышенная точность, минимальное время отклика и так далее.

Среди многообразной продукции IST есть такая интересная штука как flow sensors — датчики скорости потока сплошных сред. Под катом рассказываю как они работают, как выглядят и зачем нужны. Думаю что это будет интересно не только разработчикам расходомеров.

Итак, для измерения расхода жидкостей или газов используются различные физические эффекты. Для измерения скорости потока используют механические, оптические, электромагнитные, ультразвуковые и другие чувствительные элементы, позволяющие по косвенным характеристикам определить расход сплошной среды, проходящей по трубе.

Здесь заметим, что под расходом может подразумеваться как объем потока (литры в минуту или кубические метры в минуту), так и масса потока (килограмм в минуту) или его скорость (метры в секунду). Допуская, что в большинстве приложений известны и характеристики среды, и характеристики трубы, в которой движется поток, мы будем считать все перечисленные понятия тождественными.

Поскольку бОльшую часть продукции IST составляют платиновые датчики температуры (термосопротивления), для определения скорости потока также используются тепловые эффекты.

В тепловых расходомерах измерения производятся либо по охлаждению нагретого тела, помещенного в поток (термоанемометры), либо по переносу тепловой энергии между двумя расположенными вдоль потока точками (калориметрические расходомеры). Посмотрим как используются оба принципа в реальных приложениях.

Термоанемометрические датчики

Расходомеры с термоанемометрическими преобразователями IST применяются преимущественно для потоков газов. В простейшем случае они состоят из нагревательного элемента и датчика температуры. Фактически это два термосопротивления, на базе которых реализуется следующий алгоритм:
При отсутствии потока температура микронагревателя остается неизменной, а при наличии потока нагреватель начинает отдавать тепло внешней среде. Количество тепла, которое отдается потоку, зависит от нескольких факторов: от начальной разности температур нагревателя и среды, от параметров трубы и собственно от скорости потока.

Поскольку разность температур определяется схемой включения датчика расхода, а параметры трубы мы считаем неизменными, теплоотдача нагревательного элемента может использоваться для измерения скорости потока.

Нагреватель и датчик температуры включаются в мостовую схему, которая уравновешена в отсутствии потока и разбалансирована при изменении сопротивления нагревателя. При увеличении скорости потока нагреватель охлаждается, мост разбалансируется и сигнал разбаланса поступает на усилитель. Выходной сигнал усилителя сообщает нагревателю более высокую температуру и приводит мост обратно в равновесное состояние. Этот же сигнал используется как выходной, т.е. как функция скорости потока.

При известных параметрах трубы, положения датчика, типа потока, а также неизменных теплофизических характеристиках газа (состав, давление, температура) такая функция может быть вычислена по одной из общеизвестных методик.

На рисунке приведен пример схемы включения датчика расхода и график зависимости напряжения Uflow от скорости потока.

По такому принципу работают датчики серии FS7. На керамической подложке из диоксида циркония наносятся токопроводящие дорожки – платиновые микронагреватель и датчик температуры, между которыми предусмотрены соединения. Вся конструкция покрыта тонким изолирующим слоем из стекла.

Чувствительные элементы такой конструкции позволяют измерять скорость потока в диапазоне от 0 до 100 м/c с чувствительностью 0.01 м/c и погрешностью менее 3 % от измеряемой величины. Впрочем, точность измерений определяется не только чувствительным элементом, но и схемой его включения, и способом калибровки конечного устройства.

Об водосодержащих и агрессивных средах

Важно заметить, что датчики FS7, а также рассмотренный ниже FS2, используются в основном для газов, а также для жидких сред, не содержащих воду — при длительной работе в воде верхний изолирующий слой датчика постепенно разрушается и возникает электролиз.
Для потока воды и других подобных сред предусмотрен модуль Out Of Liquid — анемометрический датчик, элементы которого изолированы от потока. Out Of Liquid — это небольшая трубка из нержавеющей стали, на внешней стенке которой размещены микронагреватель и датчик температуры.

Об определении направления потока

Термоанемометрические расходомеры имеют некоторые очевидные ограничения. В частности, они не позволяют определить направление потока и не подходят для приложений, требующих высокой чувствительности датчика.

Калориметрические расходомеры, напротив, предназначены для относительно медленных потоков газа с переменным направлением. Калориметрический датчик состоит из трех элементов – микронагревателя и двух датчиков, измеряющих температуру до и после него. В отсутствии потока тепловое пятно, излучаемое нагревателем, неподвижно, поэтому справа и слева от нагревателя сплошная среда имеет одну и ту же температуру. При возникновении потока тепловое пятно «сдвигается» согласно направлению и скорости потока. Таким образом, при известных параметрах трубы и характеристиках среды скорость потока может быть измерена по разности показаний датчиков температуры.

При производстве колориметрического датчика на керамическую подложку также наносятся платиновые дорожки и соединения между ними — микронагреватель и два датчика температуры.

Поскольку при наличии потока нагревательный элемент охлаждается, а для измерений этот процесс уже не используется, на датчике расхода предусматривается дополнительный компенсационный датчик температуры.

По такому принципу построены датчики серии FS2. С их помощью можно определять как направление, так и скорость потока. В диапазоне от 0 до 2.5 м/c датчик имеет чувствительность 0.001 м/c.

Диапазон измерений калориметрических датчиков ограничивается самим принципом его работы – при определенной скорости потока тепловое пятно «сдвигается» слишком далеко и разность показателей правого и левого датчиков уже не позволяет судить о скорости потока.

Это досадное свойство калориметрических датчиков довольно просто обходится. Когда поток достигает определенной скорости, можно «переключиться» на работу в термоанемометрическом режиме — начать использовать пару нагреватель + компенсирующий датчик температуры по уже известному нам термоанемометрическому принципу.

При использовании комбинации двух способов измерения модуль величины скорости потока на большей части диапазона определяется квадратичной функцией от напряжения Uflow (нижний график), а направление потока – по напряжению с полномостовой схемы, состоящей из пары датчиков и микронагревателя.

О работе с «микропотоками»

Если задача вообще не предполагает работы с потоками со скоростью более 1.5 м/c и речь идет о газообразной среде, то можно использовать датчики серии MFS02 (Micro Flow Sense). MFS02 имеет максимальную чувствительность (0,0003 м/с) и скорость срабатывания (время отклика менее 10 мс).

Структурно датчик MFS02 похож на FS2 и состоит из микронагревателя, пары датчиков температуры и дополнительного компенсирующего датчика. Однако MFS02 изготавливаются по другому технологическому процессу: в стеклокерамической подложке датчика выделяется зона, представляющая собой мембрану. Предполагается, что в поток погружается только мембрана, поэтому именно на ней располагаются компоненты для калориметрических измерений, а компенсирующий датчик температуры установлен вне мембраны.

Датчик MFS02 имеет размер всего 3.5 x 5.1 мм, а к контактным площадкам довольно сложно подпаяться, поэтому MFS02 также доступен в составе плат-расширений, предоставляющих доступ к выводам элемента.

Заключение

В заключении поблагодарю читателя за внимание и напомню, что вопросы о применении продукции, о которой мы пишем на хабре, можно также задавать на email, указанный в моем профиле.

Источник

Калориметрические датчики потока EGE Elektronik и IFM Electronic

Электронные датчики потока компаний EGE Elektronik и IFM Electronic работают на основе калориметрического или теплового принципа. Жидкость или газ, протекающие в системе, охлаждают зонд датчика. При этом, зонд датчика охлаждается тем сильнее, чем выше скорость потока среды. Именно по количеству тепловой энергии, перенесенной от нагревателя, можно судить о расходе жидкости (газа), этот принцип позволяет достоверно детектировать поток фактически любой жидкости или газа.

Конструкция калориметрического датчика потока довольно проста: в стержне имеются нагревательный элемент и два терморезистора. R1-резистор располагается в самой крайней части зонда датчика потока. Именно первый терморезистор предназначен для обнаружения изменений в скорости потока измеряемой среды. R2-резистор находится

значительно выше резистора R1 и измеряет температуру протекающей среды. Таким образом, терморезисторы располагаются на удалении друг от друга, но максимально

тесно контактируют с измеряемой средой.

Но для процесса измерения, требуется нагрев источника тепла в точке терморезистора R1. При протекании среды (жидкости или газа), тепло будет переноситься от зонда и охлаждать зону в которой находится резистор R1. И чем выше будет скорость потока жидкости или газа в трубе, тем сильнее охлаждение R1. Разница в температуре между

R1 и R2 является критерием скорости среды: разница мала, когда скорость высокая и наоборот, разница будет увеличиваться при уменьшении скорости потока. Одной из

особенностей и преимуществ электронных калориметрических датчиков потока является то, что на результат измерения не влияет в горизонтальном или вертикальном положении будет смонтирован датчик.

Калориметрические датчики потока EGE Elektronik и IFM Electronic предназначены для сигнализации снижения/превышения скорости потока, но есть модели с аналоговым выходом 4-20 мА. Подобные датчики информируют о скорости потока среды, выдавая пропорциональный аналоговый сигнал.Настройка современных калориметрических датчиков потока очень проста и осуществляется кнопками или потенциометром на корпусе. Обязательным является наличие линейки цветных светодиодов на корпусе, которые визуально отражают текущее состояние потока в системе. В настоящее время, калориметрические датчики потока завоевали популярность для решения задач по контролю циркуляции охлаждающей жидкости, жидких продуктов в пищевой промышленности, смазочных материалов в установках и т.д. В нашем каталоге представлен огромный выбор датчиков потока данного типа.

Источник

Калориметрические датчики потока жидкости IFM Electronic

Работа датчиков протока IFM Electronic основана на калориметрическом принципе. Протекающая в системе жидкость или газ переносит тепло (охлаждает) от стержня датчика, и чем выше скорость потока среды, тем сильнее охлаждается сенсор. Именно по количеству тепловой энергии, перенесенной от нагревателя, можно судить о расходе жидкости (газа), этот принцип позволяет достоверно детектировать поток фактически любой жидкости или газа.калориметрическое реле потока жидкости

В стержне датчика расположены два терморезистора и нагревательный элемент. Один резистор (R1) расположен в наконечнике датчика потока, в части, которая наиболее близка к центру потока среды. R1 используется, чтобы обнаруживать изменения в скорости протока жидкости или газа. Второй терморезистор (R2) расположен выше, соединен с цилиндрической стенкой стержня датчика протока, и измеряет только температуру среды. Резисторы размещены так, чтобы поместить их в максимально тесный контакт с измеряемой средой, и в тоже самое время держать их максимально удаленными друг от друга.

Чтобы начался процесс измерения, необходимо нагреть источник тепла вместе с резистором R1. Поскольку жидкость начинает протекать, то тепло будет переноситься от наконечника сенсора. Чем быстрее будет поток жидкости (газа), тем сильнее будет охлаждаться R1. Различие в величине температуры между терморезисторами R1 и R2 обеспечивает процесс измерения скорости среды. Когда скорость жидкости (газа) высокая, то разность температур мала. Когда же скорость потока среды уменьшается, то разность увеличивается.

Датчики потока серии SI от IFM (ИФМ Электроник) могут как сигнализировать о превышении/ уменьшении величины скорости потока (расхода) – в этом случае, Вы можете жестко задать точку с помощью кнопки на корпусе датчика (модель SI5000), так и информировать о скорости потока среды, выдавая на выходе нормированный аналоговый сигнал 4.. 20 мА (модель SI5004). На корпусе датчика так же имеется светодиодный индикатор скорости потока. Все параметры, благодаря микропроцессору, устанавливаются с помощью 2х кнопок.
Датчики потока IFM Electronic не содержат в себе механических и движущихся частей, поэтому им не требуется постоянное обслуживание и они не подвержены износу. Кроме того, на результат измерения не влияет то, в каком положении (горизонтальном или вертикальном) датчик потока будет установлен.
Благодаря наличию различных адаптеров и переходников для монтажа в систему, установка датчиков потока IFM очень проста.

датчик протока Si5000
Сегодня, калориметрические датчики протока IFM используются во многих отраслях промышленности, например: контроль циркуляции охлаждающей жидкости в промышленных сварочных аппаратах. Высокопроизводительные сварочные аппараты (в том числе роботизированные сварочные аппараты) требуют охлаждения, и непрерывная циркуляция охлаждающей жидкости- залог надежной и долгой работы оборудования.
Приобрести датчики потока IFM со склада в Москве и на заказ Вы можете в нашей компании.

при перепечатке прямая ссылка на sensoren.ru обязательна!

Калориметрические датчики потока жидкости IFM Electronic Принцип работы датчиков протока IFM

Источник

Калориметрические датчики потока

Калориметрические датчики потока жидкости и газа. Принцип действия основан на измерении тепловой энергии, отдаваемой потоку контролируемой среды. Отличительная особенность — отсутствие движущихся механических деталей. Выход: частотный, дискретный, аналоговый.

Принцип действия калориметрических датчиков основан на измерении затрачиваемой энергии на тепловой нагрев зонда, охлаждаемого протоком измеряемой среды (жидкости или газа). Отличительная особенность таких расходомеров — отсутствие движущихся механических деталей.

Устройство калориметрического датчика

Погружной датчик

Проточный датчик

Принцип действия калориметрического датчика протока

Калориметрические датчики GHM-Messtechnik устроены таким образом. В датчик потока встроены два температурных сенсора, каждый из которых находится в хорошем тепловом контакте с контролируемой средой, но теплоизолированы друг от друга.
Один из сенсоров нагревается до постоянной, по сравнению с ненагретым сенсором, температуры. Таким образом при неподвижном потоке возникает определенная разница температур. По мере того, как поток приходит в движение, нагретый датчик начинает терять тепловую энергию, которая компенсируется регулирующим устройством до тех пор, пока зафиксированная в состоянии покоя разность температур не восстановится. Необходимая для этого затрачиваемая энергия пропорциональна мгновенному расходу контролируемой среды. При этом ненагретый датчик регистрирует температуру потока, обеспечивая, тем самым, возможность температурной компенсации. Поэтому, величина потока определяется правильно даже при колебаниях температуры контролируемой среды.

Различные измеряемые среды по разному влияют на время реакции, поскольку обладают различной теплопроводностью. Общее правило заключается в том, что чем хуже теплопроводность среды, тем больше должна быть скорость потока, чтобы ее можно было зарегистрировать. В калориметрическом принципе решающую роль, с точки зрения достигнутых результатов измерения, играют как состояние измеряемой среды, так и ее температура. Все предлагаемые производителем стандартные приборы рассчитаны и откалиброваны для воды при температуре от 0 до + 85°C. При отклонениях среды измерения по температуре (ниже 0 или выше +85 °C), консистенции (по вязкости, например) или для работы с воздухом или газом, следует выбирать конфигурацию прибора согласно индивидуальным рекомендациям производителя. Для правильного монтажа приборов является принципиальным правильно выбрать место установки, чтобы «носик» датчика был полностью погружен в поток измеряемой среды и в обозначенном положении относительно направления потока.

Технические характеристики

Подключение к процессу: Внешняя резьба G 1/4, 1/2» A
Предел измерения, см/с: 2…300
Предельное давление, бар / Температура среды измерения, °C: 100 (200) / 0…+70
Материал / Среда измерения: Нержавеющая сталь / Вода; Масло по запросу
Выход: Дискретный транзисторный «Push-Pull» / релейный. Светодиодная сигнализация по месту