Электромагнитные, ультразвуковые и радиоактивные расходомеры

В последнее время ведутся работы по созданию расходомеров, не соприкасающихся непосредственно с измеряемой средой. К этим приборам относятся электромагнитные, ультразвуковые и радиоактивные расходомеры.

Принцип действия электромагнитных (индукционных) расходомеров основан на законе электромагнитной индукции, в соответствии с которым в электропроводной жидкости, пересекающей магнитное поле, индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости движения жидкости (расходу жидкости). Серийные электромагнитные расходомеры предназначены для измерения расхода жидкостей с электропроводностью не менее 10_3 см/м (соответствует электропроводности водопроводной воды). Схема электромагнитного расходомера представлена на рис. 39.

Корпус 1 расходомера представляет собой трубу, изготовленную из немагнитного материала и покрытую изнутри электрической изоляцией 2. Через стенку трубы изолированно от нее по диаметру введены электроды J, находящиеся в контакте с жидкостью. Расходомер расположен между полюсами магнита 4. Силовые линии магнитного поля перпендикулярны плоскости, проходящей через ось трубы и электроды. В жидкости образуется ЭДС, пропорциональная объемному ее расходу. Область использования постоянных магнитов ограничена вследствие поляризации электродов для жидкостей с ионной проводимостью. Для измерения расхода сред с ионной проводимостью применяют расходомеры с переменным магнитным полем.

Электромагнитные, ультразвуковые и радиоактивные расходомеры

К числу недостатков указанных расходомеров следует отнести требование к минимальному значению электропроводности измеряемой среды, сложность измерительной схемы. Промышленность выпускает несколько типов индукционных расходомеров классов 1 и 1,5. Наиболее точными являются расходомеры типа ИР-51 кл. 1, диаметр условного прохода которых составляет 10 — 300 мм, а верхний предел измерения — 0,32 — 2500 м3/ч.

Принцип действия ультразвуковых расходомеров заключается в зависимости скорости ультразвука (относительно трубы) от скорости потока жидкости (газа). В поток измеряемой жидкости (газа) через стенку трубопровода пьезоэлементом, возбуждаемым генератором, посылаются упругие колебания с частотой ультразвука. Эти колебания воспринимаются приемником, установленным в направлении потока движения жидкости и против него.

По методу определения расхода жидкости ультразвуковые расходомеры подразделяются на импульсные, частотные и фазовые.

В импульсных расходомерах проводится измерение разности времени Ат прохождения импульса по потоку и против него. Скорость потока, а следовательно, и его расход зависят от Ат. Поскольку величина Ат очень мала (10‘6— 10_7с), в импульсных расходомерах используются сложные электронные схемы, что ограничивает область применения этих приборов.

В частотных расходомерах каждый последующий импульс посылается после того, как предыдущий достиг приемника. Разность частот следования импульсов по потоку и против него определяется схемой установки и пропорциональна скорости и объемному расходу жидкости.

В фазовых расходомерах измеряется разность фаз ультразвуковых колебаний, распространяющихся по потоку и против него. Разность фаз, как и разность частот, пропорциональна расходу жидкости.

Недостатком указанных расходомеров является зависимость показаний прибора от измерения физико-химических свойств среды, ее температуры, а также скорости потока. Погрешность увеличивается из-за наличия сопротивления движению потока в трубопроводе.

Благодаря возможности применения трубопроводов различных диаметров (от 10 мм и выше) и бесконтактному измерению расхода любых сред, в том числе и неэлектропроводных, ультразвуковые расходомеры могут быть использованы в различных отраслях промышленности.

Принцип действия радиоактивных расходомеров базируется на использовании радиоактивных источников а-частиц или р-излу- чений. Существует несколько видов радиоактивных расходомеров. Датчик дифференциального типа одного из них состоит из двух электродов, расположенных симметрично по отношению к третьему, который является источником а-частиц.

При прохождении ионизированного потока газа ток между первым (по отношению к потоку) и средним электродами будет уменьшаться, а между средним и вторым электродами увеличиваться. Разность токов пропорциональна измеряемому расходу.

Смотрите также