Вихревые расходомеры широко используются в различных отраслях промышленности для измерения расхода жидкостей, газов и пара. Датчик является важнейшим компонентом вихревого расходомера, поскольку он отвечает за обнаружение вихрей, создаваемых потоком, и преобразование их в электрические сигналы для дальнейшей обработки. В этом блоге, как поставщик вихревых расходомеров, я расскажу о материалах, обычно используемых для изготовления датчиков вихревых расходомеров, и их свойствах.
Пьезоэлектрические кристаллы
Пьезоэлектрические кристаллы являются одним из наиболее часто используемых материалов для датчиков вихревых расходомеров. Эти кристаллы обладают уникальным свойством генерировать электрический заряд при механическом воздействии. В вихревом расходомере вихри, исходящие от обтекаемого тела, создают пульсирующее поле давления, которое вызывает деформацию пьезоэлектрического кристалла и генерирует электрический сигнал, пропорциональный частоте вихрей.
Наиболее широко используемый пьезоэлектрический кристалл в вихревых расходомерах — кварц. Кварц — природный пьезоэлектрический материал с превосходной стабильностью, высокой чувствительностью и широким диапазоном рабочих температур. Он устойчив к химической коррозии и имеет длительный срок службы, что делает его пригодным для различных промышленных применений. Еще одним преимуществом кварца является его высокая механическая прочность, которая позволяет ему выдерживать высокие скорости потока и давление без значительных повреждений.
Цирконат-титанат свинца (ЦТС) — еще один популярный пьезоэлектрический материал, используемый в датчиках вихревых расходомеров. ЦТС — это синтетический керамический материал, который может иметь особые пьезоэлектрические свойства. Он имеет более высокий пьезоэлектрический коэффициент, чем кварц, что означает, что он может генерировать более сильный электрический сигнал при заданном механическом напряжении. Это делает датчики PZT более чувствительными и пригодными для измерения низких скоростей потока. Однако ЦТС более восприимчив к изменениям температуры и механическим ударам, чем кварц, и его долговременная стабильность может быть немного ниже.
Тензодатчики
Тензорезисторы также используются в качестве датчиков в некоторых вихревых расходомерах. Тензорезистор – это устройство, измеряющее деформацию (деформацию) материала путем изменения его электрического сопротивления. В вихревом расходомере вихри вызывают деформацию обтекаемого тела или прикрепленного к нему чувствительного элемента, а тензорезистор измеряет эту деформацию.
Наиболее распространенным материалом для тензорезисторов является тонкая металлическая фольга, обычно изготовленная из константана (сплава меди и никеля). Константан имеет относительно высокое и стабильное удельное сопротивление, и его сопротивление изменяется линейно с деформацией в широком диапазоне деформаций. Это делает его пригодным для точного измерения деформации. Металлическую фольгу обычно приклеивают к гибкой подложке, которую затем прикрепляют к чувствительному элементу вихревого расходомера.
Тензодатчики относительно просты и экономичны по сравнению с пьезоэлектрическими датчиками. Они также менее чувствительны к изменениям температуры и могут работать в более широком температурном диапазоне. Однако их чувствительность обычно ниже, чем у пьезоэлектрических датчиков, и на них могут больше влиять механические вибрации и шум.
Емкостные датчики
Емкостные датчики являются еще одним вариантом датчиков вихревых расходомеров. Емкостный датчик измеряет изменения емкости из-за движения или деформации чувствительного элемента. В вихревом расходомере вихри вызывают изменение расстояния между двумя проводящими пластинами или диэлектрической проницаемости между ними, что приводит к изменению емкости.
Материалами, используемыми для проводящих пластин в емкостных датчиках, обычно являются металлы, такие как нержавеющая сталь или алюминий. Эти металлы выбраны из-за их хорошей электропроводности и коррозионной стойкости. Диэлектрическим материалом между пластинами может быть воздух, полимерная пленка или керамический материал. Полимерные пленки, такие как полиимид, часто используются, поскольку они имеют низкую диэлектрическую проницаемость и могут обеспечить хорошую изоляцию между пластинами.
Емкостные датчики имеют ряд преимуществ. Они очень чувствительны и могут обнаруживать небольшие изменения в поле потока. Они также имеют малое время отклика и могут точно измерять высокочастотные вихревые сигналы. Однако емкостные датчики более чувствительны к изменениям влажности и температуры, что может повлиять на значение емкости и привести к ошибкам измерений.
Соображения при выборе материала
При выборе материала датчика вихревого расходомера необходимо учитывать несколько факторов.
Химическая совместимость
Материал датчика должен быть совместим с измеряемой жидкостью. Например, если жидкость является коррозийной, например, растворы кислот или щелочей, материал датчика должен быть устойчив к коррозии. Нержавеющая сталь является распространенным выбором для датчиков в агрессивных средах из-за ее превосходной коррозионной стойкости.
Температурный диапазон
Важным фактором является рабочая температура применения. Некоторые материалы, например кварц, могут работать при высоких температурах без существенного ухудшения своих свойств. В высокотемпературных применениях, таких какРасходомер пара, материалы, которые могут выдерживать высокие температуры, имеют важное значение. С другой стороны, при низких температурах материал не должен становиться хрупким или терять свои чувствительные свойства.
Скорость потока и давление
Материал датчика должен выдерживать скорость потока и давление жидкости. Высокоскоростные потоки могут вызвать механическое воздействие на датчик, поэтому материал должен иметь достаточную прочность, чтобы избежать повреждений. Для применений под высоким давлением предпочтительны материалы с высокой механической прочностью, такие как кварц или некоторые виды керамики.
Требования к точности и чувствительности
Требуемая точность и чувствительность измерения расхода также влияют на выбор материала. Для приложений, требующих высокой точности и чувствительности, пьезоэлектрические датчики могут быть лучшим выбором. Однако, если стоимость является серьезной проблемой и приемлемым более низкий уровень точности, более подходящими могут оказаться тензодатчики или емкостные датчики.
Наша продукция вихревых расходомеров
Как поставщик вихревых расходомеров, мы предлагаем широкий ассортимент вихревых расходомеров с различными материалами сенсоров для удовлетворения разнообразных потребностей наших клиентов. НашРасходомер с компенсацией температуры и давленияпредназначен для обеспечения точного измерения расхода при различных условиях температуры и давления. Он использует высококачественные пьезоэлектрические датчики для надежных и точных измерений.
НашВихревой расходомер Lugb для газа, жидкости и параподходит для измерения расхода различных типов жидкостей, включая газы, жидкости и пар. Он может быть оснащен пьезоэлектрическими или тензодатчиками, в зависимости от конкретных требований применения.
Свяжитесь с нами для покупки и переговоров
Если вы заинтересованы в наших вихревых расходомерах или у вас есть какие-либо вопросы о материалах датчиков и их применении, пожалуйста, свяжитесь с нами. У нас есть команда опытных инженеров, которые могут предоставить вам профессиональные советы и решения. Нужен ли вам стандартный вихревой расходомер или изготовленный по индивидуальному заказу, мы стремимся удовлетворить ваши потребности и предоставить вам высококачественную продукцию и услуги.
Ссылки
- Белый, FM (2011). Механика жидкости. МакГроу - Хилл.
- Добелин, Э.О. (2004). Системы измерения: применение и проектирование. МакГроу - Хилл.
- ИСО 10790:2007. Промышленные регулирующие клапаны. Пропускная способность. Уравнения расчета расхода жидкости в установленных условиях.
