Цифровой измеритель расхода воздуха

Введение

Измерение физических величин является одним из способов познания окружающего нас мира и основным средством контроля различных технологических процессов.

Развитие науки и техники ускорило рост роли и объёма измерительной техники. Велико значение измерений при исследовании, производстве, настройки и эксплуатации различных радиоэлектронных приборов, устройств и систем. Измерение параметров элементов электрических цепей относятся к важнейшим измерениям, с которыми часто приходится встречаться на практике.

В настоящее время известен ряд методов измерения этих величин. Выбор метода измерения и измерительной аппаратуры, при конкретном измерении, зависит от многих условий (вида измерения, его значений, требуемой точности измерения и т. п.).

Теплотехнические измерения служат для определения многих физических величин, связанных с процессами выработки и потребления тепловой энергии. Они включают определение как чисто тепловых величин (температуры, теплопроводимость и пр.), так и некоторых других (давления, расхода и пр.), играющих важную роль в теплоэнергетике.

Теплотехнические измерения широко применяются во многих отраслях народного хозяйства: в энергетике, металлургии и др. В энергетической промышленности они используются для повседневного контроля и наблюдения за работой и состоянием установленного на электростанциях оборудования. Наряду с этим теплотехнические измерения необходимы при изучении и дальнейшем совершенствовании способов производства электрической и тепловой энергии и методов потребления тепла.

Надёжная и экономичная эксплуатация современных атомных электростанций немыслима без применения значительного количества разнообразных по устройству, назначению и принципу действия приборов теплотехнического контроля. На этих электростанциях, оснащённых сложным энергетическим оборудованием, теплотехнический контроль органически связан с его работой и является весьма важным звеном управления.

Большинство современных теплотехнических измерительных приборов основано на применении электрических принципов изменения неэлектрических величин (температуры, расхода и др.). Указанный принцип измерения, построенный на количественных соотношениях между некоторыми электрическими и неэлектрическими величинами, повышает точность и надёжность измерений, упрощает устройство приборов и обеспечивает возможность передачи их показаний на расстояние.

Широкое применение для теплотехнических измерений получили электронные измерительные приборы, отличающиеся простотой устройства, высокой точностью, чувствительностью и быстродействием.

Современный инженер, работающий в любой отрасли народного хозяйства, должен уметь выбрать и назначить соответствующие устройства измерений для управления технологическим процессом, контроля качества продукции, должен знать об основных метрологических характеристиках средств измерений.

1 Обзор существующих методов и средств измерения расхода вещества

Количество вещества, проходящее в единицу времени по трубопроводу, каналу и т.п., называется расходом вещества. Расходомеры –это преобразователи, которые используются для измерения потока. В зависимости от рода измеряемого вещества они делятся на расходомеры воды, газа, пара и прочего. Они регистрируют скорость и расход жидкого или газообразного вещества за заданный период времени. На практике известно несколько методов определения расхода.

1.1 Скоростной метод измерения расхода

Этот метод измерения расхода жидкости и газа положен в основу ряда расходомеров и счетчиков, обладающих достаточно простым устройством и значительным диапазоном показаний. Принцип действия этих приборов заключается в измерении средней скорости потока, связанной с объемным расходом вещества. Наиболее распространённым механическим преобразователем расхода является турбинный расходомер с вращающимся пропеллером или турбинкой, которые используются в качестве чувствительного элемента. Турбинка устанавливается в потоке вещества на подшипник. В общем случае лопасти турбинки выполняются из ферромагнитного материала. Катушка, укреплённая на корпусе расходомера, используется для определения частоты вращения турбинки. На концах обмотки появляется переменная ЭДС. Частота вращения пропеллера пропорциональна расходу вещества. При точных измерениях важно, чтобы не происходило завихрения протекающего вещества, поскольку это напрямую сказывается на частоте вращения турбинки. Поэтому спрямляющие поток лопасти устанавливаются обычно на входе расходомера. Возможны и существенно более простые конструкции расходомеров, когда точность измерений не существенна, т. е. если торможение и завихрения потока можно не учитывать. Одним из преимуществ турбинных расходомеров по сравнению с расходомерами других типов является линейная зависимость их выходного сигнала от скорости потока в установленном для прибора диапазоне.

Кроме турбинных расходомеров применяют напорные трубки, анемометры и скоростные счетчики. При помощи напорных трубок производится определение расхода жидкости или газа путем измерения динамического давления потока, которое есть разность между полным и статическим давлением среды. По измеренному трубкой давлению вычисляется скорость потока. При помощи анемометров находится скорость газа в точке расположения прибора, поэтому, определяя скоростное поле в трубопроводе, а по нему значение средней скорости потока