表3-6比较光电型传感器的输出器件续表6.幅值裕度幅值裕度也称为工作幅值裕度或额外增益，是光电型传感器中很重要的一个概念。幅值裕度是检测器实际检测到的光线与使得输出改变的最小幅度的光线的比率。数据表里通常以幅值裕度对检测距离的曲线图来表示光电型传感器的幅值裕度或额外增益参数。注意，幅值裕度在传感器的检测范围内并不是常数，中间位置处有一个最高点。......
2023-06-25
压差传感器：测流量的理论依据及原理解析
【摘要】：压差流量传感器的理论依据是安装在流体中的障碍物，其正、反两面测量到压力之间的差值大小与流量的平方成正比。每个设备中产生压差的方式都不同，但所有设备都使用压差传感器来产生输出信号。注意图中标注为P1和P2的两个压力测量端口，压差传感器可以从此处进行采样以便确定流体的流量。P1和P2端一般用来获得测量到的压差，然后将其用于测定流量。图4-27皮托管流量传感器图4-28流速喷嘴流量传感器弯管。
压差流量传感器的理论依据是安装在流体中的障碍物，其正、反两面测量到压力之间的差值大小与流量的平方成正比。换句话说，流量的大小正比于压差大小的平方根，表达公式如下：
式中，Q是流量；k是由障碍物类型所决定的比例常数，单位是加仑/分（gpm）；P1是孔板正面承受的压力，单位是磅/平方英寸（psi）；P2是孔板反面承受的压力，单位是磅/平方英寸（psi）。
许多类型的设备都用到了该压差和流量的关系式。每个设备中产生压差的方式都不同，但所有设备都使用压差传感器来产生输出信号。下面对市面上的一些设备进行介绍。
（1）孔板。孔板是一种安装在管道系统中的垫圈状器件，通过测量孔板正面和反面的压力来检测流量的大小。图4-25显示了安装在管道内部孔板的结构，虚线部分代表孔板上的孔。孔板上孔洞的尺寸大小，对流量公式中的孔板常数k有影响作用。法兰板是孔板装配部件的一部分，它可以使检查或安装孔板的过程更简单。注意图中标注为P1和P2的两个压力测量端口，压差传感器可以从此处进行采样以便确定流体的流量。
（2）文丘里管。文丘里管是一种用来测量流量的器件，由一段渐窄的流体运输管道连接一段渐宽的管道构成。图4-26示出了一个文丘里管。在管道变窄部分，流体的流动自然会受到轻微的限制，因此在流体进入狭窄区域和流体流出狭窄区域时分别产生不同的压力。其中压力值较高的P1端代表了流体流入狭窄区域时的压力，而压力值较低的P2端代表流体流出狭窄区域时的压力。在大型文丘里管中，还有一个附加的端口用来测定平均压力。与孔板相比，文丘里管对流体流动造成的限制更小。
图4-25 孔板流量传感器
图4-26 文丘里管流量传感器
（3）皮托管。皮托管是一种用来测量流量的器件，由2个插入流体中的管子组成，这2个管子分别用来测量两个压力，即冲击压力和静态压力。图4-27示出了一个安装在管道中的皮托管。皮托管中的2个管子背对彼此安装。面向流体流动方向的管子测量冲击压力，而另一个管子，背对液体流动方向的管子测量的是静态压力。冲压管测到的压力较高，而静压管测到的压力较低。这两个压力之间的差值可以用来测定流量。
（4）流速喷嘴。流速喷嘴是安装在管道系统中的一个窄管口，用来获得一个压差，结构如图4-28所示。该喷嘴通常由不锈钢制成，但也可以选用其他耐腐蚀的材料。流速喷嘴通常安装在管道法兰板上，还可以通过在喷嘴的外径上加装一个密封环进行安装。然后将它焊接在两段管道中，使喷嘴完全隐藏在管道中。流速喷嘴作为一个测量元件，在工业应用中通常用于测量空气或煤气的流量。P1和P2端一般用来获得测量到的压差，然后将其用于测定流量。
图4-27 皮托管流量传感器
图4-28 流速喷嘴流量传感器
（5）弯管。管道系统中存在的弯管也可以用来获得差压，如图4-29所示。当液体流过弯管时，产生一个微弱的压差。
图4-29 弯管流量传感器
液体流过弯管拐弯外侧产生的压力比流过内侧产生的压力略高。这些压力端标注为P1和P2，分别是压力较高端和压力较低端。由于弯管本身有一定直径，因此液体流过弯管外侧比流经弯管内侧时经过的距离稍远。弯管内、外两侧的端口可以分别获得每种压力的一个平均值，使得读取到的压力值更加准确。测量到的压差用于测量流体流量。
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