在工農業生產自動化過程中， 流量檢測已成為檢測技術的重要組成部分。 隨著工業日益飛速的發展、新能源的開發以及人類環保意識的不斷增強，如

今流量測量不僅需要滿足生產過程的穩定， 還得滿足高精度、低誤差、實時性強、能夠實現遠距離集中控制的標準，從而使生產及測量達到***優化的要求。

  為了符合實際現場需要及測量要求，人們根據不同的測量原理，發明了多種不同類型的液體流量計。 目前，由于超聲波液體流量計具有非接觸、檢測范圍廣、安裝簡單、便于維護、影響測量因素少、精度高、重復性好的特點，此類流量計在流量檢測領域正被廣泛應用[1]。 本文以單聲道液體流量計為研究對象， 設計了一款滿足工業要求的超聲波流量計。 樣機采用復雜邏輯可編輯器（CPLD），搭建高速、精準的數字邏輯電路，完成聲波信號的發射與回波信號的接收， 不僅簡化了主板上復雜的硬件電路，而且也達到了測量精度高的要求。

1、超聲波流量計的工作原理：

  超聲波流量計的設計采用時差法的工作原理，通過測量聲波正逆程傳播的時間差，進一步求出流體通過管節的流量。如圖 1 所示，在管段兩側分別裝有同樣的超聲波換能器 A 和 B，二者分別具有超聲波的發射與接收功能。 換能器與管壁的夾角成 β 角，管道直徑為D，換能器之間的聲波傳播路程為 L，聲波在流體速度為 0 時的傳播速度為 c，流體的流速為 v。 流體中聲波從 A 發送到 B，稱為逆程發射，傳播時間為 t1；聲波從 B 發送到 A，稱為正程發射，傳播時間為 t2。

圖 1 超聲波流量計原理圖

聲波在流體中的實際傳播速度 c₀ 等于流體流速 v 與聲速 c 的矢量和，即：

c0 =c±vcos β

（1）

 
根據上式可知超聲波正、逆程的傳播時間 t₁、t₂ 為
 

t1=	L	（2）
	c+vcos β
t2=	L	（3）
	c-vcos β

 
式中：sin β＝ ^D_L ，令時間差 t=t₂ -t₁，可得流體流速公
 
式為
 

		t	"
v=	D	!t1 t2		（4）
	2sin β cos β

式中：v 為流體在管道內的平均流速，與超聲波聲速無關，因此不會受到媒質的種類、密度、壓力、溫度等因素的影響，從而提高了測量結果的精度^[2]。
 
2、超聲波流量計的設計：
2.1、系統整體設計結構分析：
  在超聲波流量計系統中，影響其測量精度及穩定性的核心因素是系統的電路設計^[3]。 經過與當前流量計的比較，和反復試驗論證，設計了如圖 2 所示的超聲波流量計的系統結構。 本系統主要由主控芯片 MCU 與邏輯控制芯片 CPLD 及外圍電路構成。單片機完成 485 通信、液晶顯示、集電（OCT）輸出及數據的存儲和計算； 在 CPLD 芯片內部， 通過Verilog 語言程序編寫 ，集成有多個高速 、精準的數字邏輯控制電路， 包括超聲波發射的驅動脈沖電路、 順逆流切換器、 分頻器、 及一些高速計數器。

圖 2 超聲波流量計系統結構圖

2.2、系統主要電路設計：
 超 聲波流量計的設計中， 換能器的載波頻率選為 1 MHz，發射信號采用低電壓多脈沖方式，經CPLD 內的脈沖發射器 ，同時產生 2 組相位相反的方波， 每組包含 10 個 1 MHz 的連續脈沖， 幅值為 3.3 V^[5]。 為了能夠驅動換能器發射連續、高質量、衰減強度小的超聲波，設計了如圖 3 所示的功率放大電路。
 電路中采用了 2 片 TC4427AE 芯片， 此芯片為雙通道 MOSFET 驅動器，具有功率放大功能，允許***大峰值電流為 1.5 A，電源電壓 15 V，可以將 TTL電平信號轉換為電源電壓信號電平。 D+、D-和 U+、U-分別為驅動正逆程發射的 TTL 電平脈沖信號，2



圖 3 發射信號功率放大電路
  組信號由 CPLD 輸出。 2 片驅動器的相同輸入端的電壓極性相反，幅值大小相等，輸出端電路呈互補對稱結構，整個電路構成 1 個 BTL 放大電路。 由于換能器是容性負載，為了提高波形質量，減小上升沿與下降沿的尖峰脈沖， 輸出端負載采用 8 個 IN4007 二極管和 200 Ω 的分流電阻，放大前與放大后的脈沖信號如圖 4 所示。

圖 4 發射信號放大前后波形對比圖
  由于管道中流體的速度不是理想穩定的，當流速變化時，會造成回波信號幅度的變化，為了穩定信號幅度、降低噪聲，在接收換能器接收到回波信號后， 對其進行相應控制， 以提高回波信號的質量^[6]。 自動增益控制電路如圖 5 所示，接收信號經過初級放大后，進入自動增益調節控制（AGC）功能塊。

圖 5 自動增益控制 AGC 結構圖
  AGC 功能塊由可控增益放大調節、 選頻濾波、包絡檢波、A/D 轉換、 單片機內部增益運算、D/A 轉換等環節組成。 每次自動增益調節都需要將濾波后的接收信號進行包絡檢波，經 A/D 采樣后，單片機讀取回波信號的***高幅值電壓，通過與單片機內部設置的峰值電壓比較，并進行相應運算，經 D/A 轉換后得出相應的 AGC 控制電壓。因可控增益放大器的供電電壓為 +12 V，AGC 端口控制電壓范圍為 4 V～7 V，而 D/A 的參考電壓為 2.5 V，故需將控制電壓再放大，可控增益放大器才可以進行相應的增益調節^[7]。 在每次聲波發射和接收前，單片機都會根據上一次相同方向上回波信號的幅值變化，對回波信號的幅值進行增益調節控制。由于 AGC 功能塊的作用， 保證了回波信號幅值在流速發生變化時的穩定性^[8]。

2.3、信號邏輯時序設計：
 在回波信號接收時，通常會遇到各種噪聲和干擾，如果不對其進行處理，會造成測量結果精度降低。 本超聲波流量計的精度等級要求為 1 級，由于流量計的精度與聲波傳播時間測量的精度息息相關，需要對回波信號的有效性進行檢驗，并對系統的時序邏輯進行相應設計。
 系統整體的邏輯控制時序如圖 6 所示，在聲波發射切換開關的控制下，正程與逆程的發射交替進行， 互不影響。 換能器的驅動信號為 10 個方波脈沖，在 CPLD 內設置邏輯控制器，在每次測量前邏輯控制器發射 Begin 信號，觸發逆程驅動信號的發射。為了避免回波接收完整，不疊波、錯波，需要根據聲波傳播路程和流經管道截面流量的范圍，計算聲波的傳播時間，從而預先設置各個時間參數^[9]。 每次測量，首次逆程發射時，打開計數器KUP，進行逆程計數。 同時，打開計數器 K2，待 K2 溢出時，經歷的時間為 t0，進行正程首次發射，并打開計數器 KDN。將回波的有效時間點到下一次發射的相隔時間分別記為t2i-1′和 t2i′（i=1，2，3，…，N-1），為了提高每次測量結果的分辨率， 同時也為了避免增加不必要的功耗，經過數次實驗得出，正逆程發射次數 N 為 100 次時效果***佳。

圖 6

信號邏輯時序圖

在正逆程回波接收時，需要進行去噪、濾波，以保證回波的有效性。 采用范圍門對回波信號進行時間范圍的控制， 在回波***早到達時間的 0.6 倍處打開接收通道， 這樣可以防止發射脈沖帶來的干擾及其它干擾， 在回波***晚到達時間的 1.5 倍處關閉接收通道，通道打開的時間為回波信號接收的范圍門。另外，在過電壓比較與過零比較模塊中，設置門檻電壓為+1.2 V，當檢測到高于+1.2 V 的電平信號時，認為此信號有效，否則視為噪聲。 系統將過門檻電壓后的個過零時刻視為回波接收的有效點，CPLD會通過此點觸發相應的計數器 K₁、K₃ 啟動計數，當K₁、K₃ 溢出，累計時間經過 t_2i -1′和 t_2i ′（i=1，2，3，… ，N-1）時，立即觸發下一次發射。 當經過 100 次測量后，CPLD 將計數器 K_UP 和 K_DN 的計數值分別存入數據緩存器中，等待單片機的讀取。 所以，根據以上理論設計，令計數器 K_UP 和 K_DN 經過的時間為 T₁ 和 T₂，
99
則時間差 t=［（T₁ -T₂）-Σ（t_2i′-t_2i-1′）］/100。
i＝1

3、實驗結果及分析：
  根據超聲波流量計檢定標準，檢測流量計的指標主要有 3 個：相對示值誤差、檢定點示值誤差及重復性^[10]。 令 Q_i 為管道中流體在不同檢定點時的流量，Q_ij為被檢表流量，Q_ij′為標準表流量， E_ij 為第 i 檢定點第 j 次檢定時的相對示值誤差， E_i 為檢

定點示值誤差，δi 為第 i 檢定點的重復性，待測參數

的計算公式為

Eij =

Qij -Qij′

100％

（5）

Qij′

1

n

Σ Eij

Ei ＝

（6）

n

j＝1

1

δi ＝ Σ1

n

2

2

ΣΣEij –

ΣΣ

（7）

Ei

n-1

j＝1

式中：n 為第 i 檢定點的檢定次數，根據以上公式得

出流量計的相對示值誤差為±

， 重復性為

Ei

max

（δi）max。 為驗證此流量計能否達到預期設計目標，通

過稱重法對超聲波流量計進行標定實驗，電子稱的

分辨率為萬分之一，現場環境溫度為 10 ℃，環境濕

度為 25.0%RH， 圖 7 為對 DN250 口徑標定的現場

圖片，檢定結果及數據記錄如表 1 所示。

圖 7	稱重法標定 DN250 口徑現場

 

主要技術性能：
1.公稱通徑：（4～200）mm基本參數見表一；
2.介質溫度：（-20～80）℃、（-20～120）℃；
3.環境溫度：（-20～55）℃；
4.準 確 度：±0.2%、±0.5%、±1％；
5.檢出器信號傳輸線制：三線制電壓脈沖（三芯屏蔽電纜）；
6.供電電源：電壓：12V±0.144V, 電流：≤10mA；
7.輸出電壓幅值：高電平≥8V，低電平≤0.8V；
8.傳輸距離：傳感器至顯示儀表的距離可達250米；
9.現場顯示型供電電源：3V（鋰電池供電，可連續使用3年）；
10.顯示方式：現場液晶顯示瞬時流量和累計流量；
11.現場顯示帶信號輸出供電電源：24V；4～20mA兩線制電流輸出，遠傳距離500米。

四、使用
◆ 使用時，應保持被測液體清潔，不含纖維和顆粒等雜質。
◆ 傳感器在開始使用時，應先將傳感器內緩慢的充滿液體，然后再開啟出口閥門（閥門應安裝在流量計后端），嚴禁傳感器處于無液體狀態時受到高速流體的沖擊。
◆ 傳感器的維護周期一般為半年。檢修清洗時，請注意勿損傷測量腔內的零件，特別是葉輪。裝配時請看好導向件及葉輪的位置關系。
◆傳感器不用時，應清洗內部液體，吹干后且在傳感器兩端加上防護套，防止塵垢進入，然后置于干燥處保存。（此項非常重要）
◆ 配用的過濾器應定期清洗，不用時應清洗內部的液體，同傳感器一樣，加防塵套，置于干燥處保存。
◆ 傳感器的傳輸電纜可架空或埋地敷設（埋地時應套上鐵管。）
◆ 在傳感器安裝前，先與顯示儀表或示波器接好連線，通電源，用口吹或手撥葉輪，使其快速旋轉觀察有無顯示，當有顯示時再安裝傳感器。若無顯示，應檢查有關各部分，排除故障。

 

儀表型號 LWGY-N LWGY-A LWGY-N防爆型 LWGY- A防爆型 LWGY-B LWGY- C 信號輸出 脈沖 4-20mA 脈沖 或4-20mA 無 4-20mA/脈沖 供電電源 +24VDC±15% +24VDC±15% 24VDC±15% 24VDC±15% 鋰電池 24VDC±15% 精度等級 1.0~0.5級 1.0~0.5級 1.0~0.5級 測量范圍 標準量程 標準量程 標準量程或擴展量程 顯示器 無 無 有 通訊接口 無 無 可選RS485 儀表材質 不銹鋼 不銹鋼 不銹鋼 防爆等級 無 ExdIIBT6或ExiaIICT4 ExdIIBT6或ExiaIICT4 防護等級 IP60 IP65 IP65 整機功耗 ＜1W ＜1W ＜1W 儀表通經 DN4~DN250 DN4~DN250 DN4~DN250 介質溫度 -20℃~120℃ -20℃~120℃ -20℃~120℃ 環境溫度 -30℃~60℃ -30℃~60℃ -30℃~60℃ 測量范圍與壓力等級 儀表通徑 標準范圍  （m3/h） 擴展范圍  （m3/h） 安裝方式 常規耐壓  （MPa） 特制耐壓等級  （MPa） DN 4 0.04～0.25 0.04～0.4 螺紋（法蘭） 6.3 12、16、25 DN 6 0.1～0.6 0.06～0.6 螺紋（法蘭） 6.3 12、16、25 DN 10 0.2～1.2 0.15～1.5 螺紋（法蘭） 6.3 12、16、25 DN 15 0.6～6 0.4～8 螺紋（法蘭） 6.3、2.5（法蘭） 4.0、6.3、12、16、25 DN 20 0.8～8 0.45～9 螺紋（法蘭） 6.3、2.5（法蘭） 4.0、6.3、12、16、25 DN 25 1～10 0.5～10 螺紋（法蘭） 6.3、2.5（法蘭） 4.0、6.3、12、16、25 DN 32 1.5～15 0.8～15 法蘭（螺紋） 6.3、2.5（法蘭） 4.0、6.3、12、16、25 DN 40 2～20 1～20 法蘭（螺紋） 6.3、2.5（法蘭） 4.0、6.3、12、16、25 DN 50 4～40 2～40 法蘭（螺紋） 2.5 4.0、6.3、12、16、25 DN 65 7～70 4～70 法蘭 2.5 4.0、6.3、12、16、25 DN 80 10～100 5～100 法蘭 2.5 4.0、6.3、12、16、25 DN 100 20～200 10～200 法蘭 1.6 4.0、6.3、12、16、25 DN 125 25～250 13～250 法蘭 1.6 2.5、4.0、6.3、12、16 DN 150 30～300 15～300 法蘭 1.6 2.5、4.0、6.3、12、16 DN 200 80～800 40～800 法蘭 1.6 2.5、4.0、6.3、12、16

 

渦輪流量計選型

流量計（12種）
靶式流量計、孔板流量計、立式腰輪流量計、流量計的校正、噴嘴流量計、容積式流量計、橢圓齒輪流量計、文丘里流量計、雙轉子氣體流量計、渦輪流量計、轉子流量計、節流流量計、電磁流量計

溫度計（3種）
固體膨脹式溫度計、熱電偶溫度計、壓力式溫度計

壓力表（5種）
彈簧管式壓力儀表、電接點式壓力儀表、電容式壓力傳感器、應變式壓力傳感器、U形管式壓力計

液位計（4種）
差壓式液位計、超聲波測量液位原理、電容式液位計、雙液位壓差計

一、孔板流量計

孔板流量計是將標準孔板與多參量差壓變送器（或差壓變送、溫度變送器及壓力變送器）配套組成的高量程比差壓流量裝置，可測量氣體、蒸汽、液體及天然氣的流量。廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水等領域的過程控制和測量。孔板流量計被廣泛適用于煤炭、化工、交通、建筑、輕紡、食品、醫藥、農業、環境保護及人民日常生活等國民經濟各個領域，是發展工農業生產，節約能源，改進產品質量，提高經濟效益和管理水平的重要工具在國民經濟中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統的檢測儀表和測量物料數量的總量表。

特點：

優點：
1、標準節流件是全用的，并得到了國際標準組織的認可，無需實流校準，即可投用，在流量傳感器中也是的；
2、結構易于復制，簡單、牢固、性能穩定可靠、價格低廉；
3、應用范圍廣，包括全部單相流體(液、氣、蒸汽)、部分混相流，一般生產過程的管徑、工作狀態(溫度、壓力)皆可以測量；
4、檢測件和差壓顯示儀表可分開不同廠家生產，便與專業化規模生產。

缺點：
1、測量的重復性、度在流量傳感器中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯綜復雜，度難于提高；
2、范圍度窄，由于流量系數與雷諾數有關,一般范圍度僅3∶1～4∶1；
3、有較長的直管段長度要求，一般難于滿足。尤其對較大管徑，問題更加突出；
4、壓力損失大；
5、孔板以內孔銳角線來保證精度，因此傳感器對腐蝕、磨損、結垢、臟污敏感，長期使用精度難以保證，需每年拆下強檢一次；
6、采用法蘭連接，易產生跑、冒、滴、漏問題，大大增加了維護工作量。

二、立式腰輪流量計

腰輪流量計又叫羅茨流量計，其結構特征為:在流量計的殼體內有一個計量室，計量室內有一對或兩對可以相切旋轉的腰輪。在流量計殼體外面與兩個搜輪同軸安裝了一對傳動齒輪，它們相互嚙合使兩個腰輪可以相互聯動。腰輪流量計能用于各種清潔液體的流量測量，尤其適用于油品計量，也可制成測量氣體的流量計。它的計***準確度高，可達0.1-0.5級。

特點：

腰輪流量計產品設計新穎，外形美觀。具有重量輕、精度高，安裝使用方便等特點。是容積式流量計的典型產品之一。其主要缺點有:體積大、笨重.壓損較大.運行中振動較大等 .利用互成45度角的兩對腰輪結構,可以大大減小運行中的振動噪聲.

三、容積式流量計

容積式流量計，又稱定排量流量計，簡稱PD流量計，在流量儀表中是精度***高的一類。它利用機械測量元件把流體連續不斷地分割成單個已知的體積部分，根據測量室逐次重復地充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流體體積總量。容積式流量計按其測量元件分類，可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉子流量計、旋轉活塞流量計、往復活塞流量計、圓盤流量計、液封轉筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。

特點：

優點：
⑴計量精度高；
⑵安裝管道條件對計量精度沒有影響；
⑶可用于高粘度液體的測量；
⑷范圍度寬；
⑸直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計，總量，清晰明了，操作簡便。

缺點：
⑴結構復雜，體積龐大；
⑵被測介質種類、口徑、介質工作狀態局限性較大；
⑶不適用于高、低溫場合；
⑷大部分儀表只適用于潔凈單相流體；
⑸產生噪聲及振動。

四、橢圓齒輪流量計

橢圓齒輪流量計（又稱排量流量計，齒輪流量計），屬于容積式流量計一種，在流量儀表中是精度較高的一類。它利用機械測量元件把流體連續不斷地分割成單個已知的體積部分，根據計量室逐次、重復地充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流量體積總量。橢圓齒輪流量計可以選用不同的材料（鑄鐵、鑄鋼、304不銹鋼、316不銹鋼）制造，它特別適合于重油、聚乙烯醇、樹脂等粘度較高介質的流量測量。

特點：

按照要求正確安裝后的橢圓齒輪流量計，使用時即可保證足夠的精度，通常累計值的精度可達0.5級，是一種較為準確的流量計量儀表。但是，如果使用時被測介質的流量過小，儀表的泄漏誤差的影響就會突出，不能再保證足夠的測量精度。因此，不同型號規格的橢圓齒輪流量計對***小使用流量有一允許值，只有當實際被測流量大于該下限流量允許值時，測量精度才能得到保證。

其次，使用橢圓齒輪流量計要注意被測介質的溫度不能過高，否則不僅會增加測量誤差，而且有使齒輪發生卡死的可能。為此，橢圓齒輪流量計在儀表所規定的使用溫度范圍內使用。

長期使用后的橢圓齒輪流量計，其內部的齒輪會被腐蝕和磨損，從而影響測量精度。因此，要經常注意觀察，并定期拆下進行檢查，若條件允許***好定期進行標定。

五、文丘里流量計

新一代差壓式流量測量儀表，其基本測量原理是以能量守恒定律——伯努力方程和流動連續性方程為基礎的流量測量方法。內文丘里管由一圓形測量管和置入測量管內并與測量管同軸的特型芯體所構成。特型芯體的徑向外表面具有與經典文丘里管內表面相似的幾何廓形，并與測量管內表面之間構成一個異徑環形過流縫隙。流體流經內文丘里管的節流過程同流體流經經典文丘里管、環形孔板的節流過程基本相似。內文丘里管的這種結構特點，使之在使用過程中不存在類似孔板節流件的銳緣磨蝕與積污問題，并能對節流前管內流體速度分布梯度及可能存在的各種非軸對稱速度分布進行有效的流動調整（整流），從而實現了高度與高穩定性的流量測量。

特點：

優點：如果能完全按照ASME標準制造，測量精度也可以達到 0.5%, 但是國產文丘里由于其制造技術問題, 精度很難保證, 國內老資格的技術力量雄厚的開封儀表廠也只能保證4% 測量精度，對于超超臨界發電的工況，這種喉管處的均壓環在高溫高壓下使用是一個很危險的環節，不采用均壓環，就不符合ASNE ISO5167標準，測量精度就無法保證，這是高壓經典式文丘里制造中的一個矛盾。

缺點：喉管和進口/出口一樣材質,流體對喉管的沖刷和磨損嚴重，無法保證長期測量精度。結構長度必須按ISO-5167規定制造, 否則就達不到所需精度, 由于ISO-5167對經典文丘里的嚴格結構規定, 使得它的流量測量范圍***大/***小流量比很小, 一般在 3 – 5 之間. 很難滿足流量變化幅度大的流量測量.

六、雙轉子氣體流量計

雙轉子流量計屬于目前國際上***新一代容積式流量計，也稱為 UF —‖流量計或螺桿流量計。是用于管道中液體流量的測量和控制的精密儀表。廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、交通、船舶、油庫、碼頭、槽罐車等部門，特別適用于原油、精煉油、輕烴等工業液體的計量流量計可現場指示，字碼直接讀數并可配發訊器，輸出電脈沖信號，遠傳到二次儀表或計算機，組成自動控制、自動檢測和數據處理等系統。

特點：

適用于稀油、輕質油、稠油、含砂量大、含水量大的原油，被測量液體的粘度范圍大。
流量計通過的液體流量大，***大流量是同通徑普通容積表的二倍左右。
使用壽命長，準確度高，可靠性強。
壓內損失極小。
有線遠傳***長距離為1000米，脈沖信號輸出N=0.1L（一個脈沖為1N），可直接與計算機聯網。

七、渦輪流量計

智能液體渦輪流量計是采用先進的超低功耗單片微機技術研制的渦輪流量傳感器與顯示積算一體化的新型智能儀表，是速度式流量計中的主要種類,當被測流體流過渦輪流量計傳感器時，在流體的作用下，葉輪受力旋轉，其轉速與管道平均流速成正比，同時，葉片周期性地切割電磁鐵產生的磁力線，改變線圈的磁通量，根據電磁感應原理，在線圈內將感應出脈動的電勢信號，即電脈沖信號，此電脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比。

特點：

具有機構緊湊、讀數直觀清晰、可靠性高、不受外界電源干擾、抗雷擊、成本低等明顯優點。
（法米特渦輪流量計）
八、轉子流量計

浮子流量計,又稱轉子流量計，通過量測設在直流管道內的轉動部件的 （位置 )來推算流量的裝置。是變面積式流量計的一種。在一根由下向上擴大的垂直錐管中 , 圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的 , 浮子可以在錐管內自由地上升和下降。在流速和浮力作用下上下運動，與浮子重量平衡后，通過磁耦合傳到與刻度盤指示流量。一般分為玻璃和金屬轉子流量計。金屬轉子流量計是工業上***常用的，對于小管徑腐蝕性介質通常用玻璃材質，由于玻璃材質的本身易碎性，關鍵的控制點也有用全鈦材等貴重金屬為材質的轉子流量計。

特點：

轉子流量計是工業上和實驗室***常用的一種流量計。它具有結構簡單、直觀、壓力損失小、維修方便等特點。轉子流量計適用于測量通過管道直 徑D<150mm的小流量，也可以測量腐蝕性介質的流量。使用時流量計必須安裝在垂直走向的管段上，流體介質自下而上地通過轉子流量計。其壓損小,量程比大(10:1),安裝維護方便,可廣泛用于復雜,惡劣環境及各種介質條件的流量測量與過程控制中

九、靶式流量計

靶式流量計于六十年代開始應用于工業流量測量，主要用于解決高粘度、低雷諾數流體的流量測量，先后經歷了氣動表和電動表兩大發展階段，SBL系列智能靶式流量計是在原有應變片式（電容式）靶式流量計測量原理的基礎上 ，采用了***新型力感應式傳感器作為測量和敏感傳遞元件，同時利用了現代數字智能處理技術而研制的一種新式流量計量儀表。

特點：

1、整臺儀表結構堅固無可動部件，插入式結構,拆卸方便；
2、可選用多種防腐及耐高低溫材質（如哈氏合金，鈦等）；
3、整機可做成全密封無死角（焊接形式），無任何泄漏點，可耐42MPa 高壓；
4、儀表內設自檢程序，故障現象一目了然；
5、傳感器不與被測介質接觸,不存在零部件磨損,使用安全可靠；
6、可就地采用干式標定方法，即采用砝碼掛重法。單鍵操作可完成標定；
7、具有多種安裝方式供選擇，如選擇在線插入式，安裝費用低；
8、具有一體化溫度、壓力補償，直接輸出質量或標方；
9、具有可選小信號切除、非線性修正、濾波時間可選擇；
10、能準確測量各種常溫、高溫500 度、低溫-200 度工況下的氣體、液體流量；
11、計量準確，精度可達到0.2%；
12、重復性好，一般為0.05%～0.08%，測量快速；
13、壓力損失小，僅為標準孔板的1/2△P 左右；
14、抗干擾，抗雜質能力特強；
15、可根據實際需要更換阻流件（靶片）而改變量程；
16、低功耗電池現場顯示，能在線直讀示值，顯示屏可同時讀取瞬時和累積流量及百分比棒圖；
17、安裝簡單方便，極易維護；
18、多種輸出形式，能遠傳各種參數；
19、抗震動性強，一定范圍內可測脈動流。

十、噴嘴流量計

噴嘴流量計是測量流量的差壓發生裝置，配合各種差壓計或差壓變送器可測量管道中各種流體的流量。標準噴嘴節流裝置與差壓變送器配套使用，可測量液體、蒸汽、氣體的流量，廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、輕工等部門。

一體式安裝由智能顯示儀（多參差變送器）和噴嘴裝置一道組成噴嘴流量計。它自帶有高品質的差壓傳感器、壓力傳感器，熱電阻溫度傳感器。AW2003-型智能顯示儀（多 參差變送器）不僅在差壓傳感器量程范圍自動適應，而且各種補償系數如：流出系數C、流 束膨張系數ε等均進行在線計算，真正實現了擴大量程的同時保證計量的精度。 采用大屏幕LCD同屏顯示累積流量、瞬時流量、瞬時壓力、瞬時溫度值，不用人工切換。4-20mA兩線制瞬時流量輸出。分本安型防爆產品及普通型產品兩大類。 分體式安裝由獨立的噴嘴裝置、差壓、壓力、溫度變送器、流量計算儀、截止閥等部份組合而成。各部份之間的連接組合由用戶自己完成。

特點：

與孔板流量計相比，噴嘴流量計的壓力損失較小，因而節約能源，比較堅固耐用，適合高溫高壓流體，廣泛使用在電力、化工等行業的蒸汽流量測量。噴嘴流量計包括標準噴嘴（ISA1932噴嘴）、長頸噴嘴兩種。其設計制造均符合國際標準ISO5167或標準GB/T2624的規定。

十一、節流流量計

在氣體的流動管道上裝有一個節流裝置，其內裝有一個孔板，中心開有一個圓孔，其孔徑比管道內徑小，在孔板前燃氣穩定的向前流動，氣體流過孔板時由于孔徑變小，截面積收縮，使穩定流動狀態被打亂，因而流速將發生變化，速度加快，氣體的靜壓隨之降低，于是在孔板前后產生壓力降落，即差壓（孔板前截面大的地方壓力大，通過孔板截面小的地方壓力小）。差壓的大小和氣體流量有確定的數值關系，即流量大時，差壓就大，流量小時，差壓就小。流量與差壓的平方根成正比。節流式流量計是根據安裝于管道中流量檢測件產生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。

特點：

節流式流量計是一種典型的差壓式流量計．是目前工業生產中用來測量氣體、液體和蒸氣流量的***常用的一種流量儀表．據調查統計，在煉鋼廠、煉油廠等工業生產系統中所使用的流量計有(70—80)%左右是節流式流量計．在整個工業生產領域中，節流式流量計也占流量儀表總數的一半以上．節流式流量計所以得到如此廣泛的應用，主要是因為它具有以下兩個非常突出的優點：
1.結構簡單，安裝方便，工作可靠，成本低，又具有一定準確度．能滿足工程測量的需要．
2.有很長的使用歷史，有豐富的、可靠的實驗數據，設計加工已經標準化．只要按標準設計加工的節流式流量計，不需要進行實際標定，也能在已知的不確定度范圍內進行流量測量．
尤其是第二個優點，使得節流式流量計在制造和使用上都非常方便．因為對一個流量計，特別是大流量測量用的流量汁，在檢定時將會遇到各種各樣的困難．

十二、電磁流量計

電磁流量計是20世紀50~60年代隨著電子技術的發展而迅速發展起來的新型流量測量儀表。 電磁流量計是應用電磁感應原理， 根據導電流體通過外加磁場時感生的電動勢來測量導電流體流量的一種儀器。

特點

1.測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響；
2.測量管內無阻礙流動部件，無壓損，直管段要求較低。對漿液測量有獨特的適應性；
3.合理選擇傳感器襯里和電極材料，即具有良好的耐腐蝕和耐磨損性；
4.轉換器采用新穎勵磁方式，功耗低、零點穩定、度高。流量范圍度可達150：1；
5.轉換器可與傳感器組成一體型或分離型；
6.轉換器采用16位高性能微處理器，2x16LCD顯示，參數設定方便，編程可靠；
7.流量計為雙向測量系統，內裝三個積算器：正向總量、反向總量及差值總量；可顯示正、反流量，并具有多種輸出：電流、脈沖、數字通訊、HART；
8.轉換器采用表面安裝技術(SMT)，具有自檢和自診斷功能；
9.測量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響，傳感器感應電壓信號與平均流速呈線性關系，因此測量精度高。
10.測量管道內無阻流件，因此沒有附加的壓力損失；測量管道內無可動部件，因此傳感器壽命極長。
11.由于感應電壓信號是在整個充滿磁場的空間中形成的，是管道載面上的平均值，因此傳感器所需的直管段較短，長度為5倍的管道直徑。
12.轉換器采用國際***新***先進的單片機（MCU）和表面貼裝技術（SMT），性能可靠，精度高，功耗低，零點穩定，參數設定方便。點擊中文顯示LCD，顯示累積流量，瞬時流量、流速、流量百分比等。
13.雙向測量系統，可測正向流量、反向流量。采用特殊的生產工藝和優質材料，確保產品的性能在長時候內保持穩定。

溫度計

十三、固體膨脹式溫度計

膨脹式溫度計
膨脹式溫度計的測溫是基于物體受熱時產生膨脹的原理，可分為液體膨脹式和固體膨脹式兩種。這里主要介紹固體膨脹式溫度計中的一種介紹雙金屬溫度計

雙金屬溫度計
雙金屬溫度計是把兩種膨脹系數不同的金屬薄片焊接在一起制成的，是一種固體膨脹溫度計，結構簡單、牢固。雙金屬溫度計可將溫度變化轉換成機械量變化，不僅用于測量溫度，而且還用于溫度控制裝置(尤其是開關的“通斷”控制)，使用范圍相當廣泛。

十四、熱電偶溫度計

熱電偶溫度計是在工業生產中應用較為廣泛的測溫裝置。兩種不同成份的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當接合點的溫度不同時，在回路中就會產生電動勢，這種現象稱為熱電效應，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。

熱電偶傳感元件是由兩根不同材質的金屬線組成，結構簡單，使用方便，度高，量程范圍寬，抗振，適用于中高溫溫區。

特點：

優點：
1.測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響。
2.測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續測量，某些特殊熱電偶較低可測到-271–+2800℃如金鐵鎳鉻和鎢-錸。
3.構造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。
4.輸出信號線性好，方便實現工業生產過程自動化。

缺點：
微分熱電勢較小，因而靈敏度較低;價格較貴，機械強度低，不適宜在還原性氣氛或有金屬蒸汽的條件下使用。

十五、壓力式溫度計

壓力式溫度計的原理是基于密閉測溫系統內蒸發液體的飽和蒸氣壓力和溫度之間的變化關系，而進行溫度測量的。當溫包感受到溫度變化時，密閉系統內飽和蒸氣產生相應的壓力，引起彈性元件曲率的變化，使其自由端產生位移，再由齒輪放大機構把位移變為指示值，這種溫度計具有溫包體積小，反應速度快、靈敏度高、讀數直觀等特點，幾乎集合了玻璃棒溫度計、雙金屬溫度計、氣體壓力溫度計的所有優點，它可以制造成防震、防腐型，并且可以實現遠傳觸點信號、熱電阻信號、 0-10mA或4-20mA信號。是目前使用范圍***廣、性能***全面的一種機械式測溫儀表。

特點:

具有測溫探頭小，靈敏度高、線性刻度、壽命長等特點。
 壓力表
十六、彈簧管式壓力儀表

彈簧管式壓力表的工作原理是：在表殼里裝有一個用磷銅制成的橢圓形彈簧管，管的一端固定并與存水彎管相連接，另一端封閉與連桿和杠桿連接，指針固定在小齒輪軸上。當彈簧管內受壓時，由橢圓形膨脹為圓形，迫使彈簧管向外伸展，壓力越高，伸展越大，這一動作通過拉桿，杠桿，扇形齒輪，小齒輪傳遞給指針，指針轉動指示出容器內的壓力。當容器內無壓力時，彈簧管恢復原樣，指針回到零位。指針指示為表壓，單位刻度應為MPa。

特點：

彈簧管式壓力表具有結構簡單，造價低廉，精度較高，便于攜帶，安裝使用方便，測壓范圍較寬等特點，所以應用十分廣乏。它是由表殼、彈簧管，固定端、拉桿，扇子齒輪、小齒輪、指針，游絲，管接頭等零件組成。

十七、電接點式壓力儀表

電接點壓力表基于測量系統中的彈簧管在被測介質的壓力作用下，迫使彈簧管之末端產生相應的彈性變形一位移，借助拉桿經齒輪傳動機構的傳動并予放大，由固定齒輪上的指示（連同觸頭）逐將被測值在度盤上指示出來。與此同時，當其與設定指針上的觸頭（上限或下限）相接觸（動斷或動合）的瞬時，致使控制系統中的電路得以斷開或接通，以達到自動控制和發信報警的目的。

特點：

在電接點壓力表裝置的電接觸信號針上，裝有可調節的磁鋼，可以增加接點吸力，加快接觸動作，從而使觸點接觸可靠，消除電弧，能有效的避免儀表由于工作環境振動或介質壓力脈動造成觸點的頻繁關斷。所以電接點壓力表具有動作可靠、使用壽命長、觸點開關功率較大等優點。

十八、電容式壓力傳感器

它一般采用圓形金屬薄膜或鍍金屬薄膜作為電容器的一個電極，當薄膜感受壓力而變形時，薄膜與固定電極之間形成的電容量發生變化，通過測量電路即可輸出與電壓成一定關系的電信號。電容式壓力傳感器屬于極距變化型電容式傳感器，可分為單電容式壓力傳感器和差動電容式壓力傳感器。

單電容式壓力傳感器
它由圓形薄膜與固定電極構成。薄膜在壓力的作用下變形，從而改變電容器的容量，其靈敏度大致與薄膜的面積和壓力成正比而與薄膜的張力和薄膜到固定電極的距離成反比。另一種型式的固定電極取凹形球面狀，膜片為周邊固定的張緊平面，膜片可用塑料鍍金屬層的方法制成。這種型式適于測量低壓，并有較高過載能力。還可以采用帶活塞動極膜片制成測量高壓的單電容式壓力傳感器。這種型式可減小膜片的直接受壓面積，以便采用較薄的膜片提高靈敏度。它還與各種補償和保護部以及放大電路整體封裝在一起，以便提高抗干擾能力。這種傳感器適于測量動態高壓和對飛行器進行遙測。單電容式壓力傳感器還有傳聲器式（即話筒式）和聽診器式等型式。

差動電容式壓力傳感器
它的受壓膜片電極位于兩個固定電極之間,構成兩個電容器。在壓力的作用下一個電容器的容量增大而另一個則相應減小，測量結果由差動式電路輸出。它的固定電極是在凹曲的玻璃表面上鍍金屬層而制成。過載時膜片受到凹面的保護而不致破裂。差動電容式壓力傳感器比單電容式的靈敏度高、線性度好，但加工較困難（特別是難以保證對稱性），而且不能實現對被測氣體或液體的隔離，因此不宜于工作在有腐蝕性或雜質的流體中。

十九、應變式壓力傳感器

應變式壓力傳感器是壓力傳感器中應用比較多的一種傳感器，它一般用于測量較大的壓力，廣泛應用于測量管道內部壓力、內燃機燃氣的壓力、壓差和噴射壓力、發動機和導彈試驗中的脈動壓力，以及各種領域中的流體壓力等。

特點：

應變計中應用***多的是粘貼式應變計(即應變片)。它的主要缺點是輸出信號小、線性范圍窄,而且動態響應較差(見電阻應變計、半導體應變計)。但由于應變片的體積小,商品化的應變片有多種規格可供選擇，而且可以靈活設計彈性敏感元件的形式以適應各種應用場合，所以用應變片制造的應變式壓力傳感器仍有廣泛的應用。按彈性敏感元件結構的不同,應變式壓力傳感器大致可分為應變管式、膜片式、應變梁式和組合式4種。

二十、U型壓力計

壓力計的使用原理：當U型壓力計沒有與測壓點連通前，U型玻璃管內兩側的液面在零刻度線處相平。當U型管的一端與測壓點連通后，U型管內的液面會發生變化。若與測壓點連通一側的液面下降，說明測壓點處的壓力為正壓，反之則為負壓。

特點：

由于它結構簡單、堅固耐用、價格低廉、使用壽命長若無外力破壞幾乎可使用、讀取方便、數據可靠、無需外接電力既無需消耗任何能源。故在工業生產各科研過程中得到非常廣泛的應用。

二十一、雙液位壓差計

液位計
二十二、差壓式液位計A

通過測量容器兩個不同點處的壓力差來計算容器內物體液位（差壓）的儀表。常規的差壓變送器通過測量容器中的液位壓力來進行液位的測量。例如，500毫米的水柱對應了500 mmH20的壓力。然而，在許多應用中，在液體之上有額外的蒸氣壓力。由于蒸氣壓力不是液位測量的一部分，需要使用引壓管和有密封件的毛細管來抵消它的存在。

特點：

雖然雙法蘭差壓液位系統是一種成熟可靠的的技術，卻一直以來很難在高型容器和塔中得到應用。因為這些都需要更長的毛細管以方便安裝，距離過長的毛細管使得壓力的傳輸變得誤差過大，并且在環境溫度變化較大的時候變得更為明顯。同時安裝過程要求較高，引壓管可能并不可靠，都是非常嚴重的困擾。

差壓式液位計B

差壓式液位計C

二十三、超聲波測量液位計

超聲波液位計是由微處理器控制的數字液位儀表。在測量中超聲波脈沖由傳感器（換能器）發出，聲波經液體表面反射后被同一傳感器接收或超聲波接收器，通過壓電晶體或磁致伸縮器件轉換成電信號，并由聲波的發射和接收之間的時間來計算傳感器到被測液體表面的距離。 由于采用非接觸的測量，被測介質幾乎不受限制，可廣泛用于各種液體和固體物料高度的測量。

特點：

1.具有抗干擾性強。可任意設置上下限節點及在線輸出調節，并帶有現場顯示，可選擇模擬量，開關量及RS485輸出，方便的與相關設施接口。
2.采用聚丙烯防水外殼。殼體小巧且相當堅固，具有優良的耐化學品性，對于無機化合物，不論酸、堿、鹽溶液，除強氧化性物料外，幾乎都對其無破壞作用，對幾乎所有溶劑在室溫下均不溶解，一般烷、烴、醇、酚、醛、酮類等介質上均可使用。
3.重量輕、不結垢、不污染介質。
4.無毒性。可用于藥品、食品工業設備安裝，維修極為方便。

二十四、電容式液位計

電容式液位計是采用測量電容的變化來測量液面的高低的。它是一根金屬棒插入盛液容器內，金屬棒作為電容的一個極，容器壁作為電容的另一極。兩電極間的介質即為液體及其上面的氣體。由于液體的介電常數ε1和液面上的介電常數ε2不同，比如：ε1>ε2，則當液位升高時，電容式液位計兩電極間總的介電常數值隨之加大因而電容量增大。反之當液位下降，ε值減小，電容量也減小。所以，電容式液位計可通過兩電極間的電容量的變化來測量液位的高低。電容液位計的靈敏度主要取決于兩種介電常數的差值，而且，只有ε1和ε2的恒定才能保證液位測量準確，因被測介質具有導電性，所以金屬棒電極都有絕緣層覆蓋。電容液位計體積小，容易實現遠傳和調節，適用于具有腐蝕性和高壓的介質的液位測量。

特點：

其良好的結構及安裝方式可適用于高溫、高壓、強腐蝕，易結晶，防堵塞，防冷凍及固體粉狀、粒狀物料。它可測量強腐蝕型介質的液位，測量高溫介質的液位，測量密封容器的液位，與介質的粘度、密度、工作壓力無關。