流量检测仪表
流量就是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量可用体积流量和质量流量来表示，其单位有m3/h、L/h和kg/h.在实际工业生产过程中，有时不仅需要指示和记录某瞬时流体的流量值，还需要累计某段时间间隔内流体的总量、即各瞬时
等因素的影响，是适合于气体、液体、不洁流体等多种介质计量的高性能新型流量计，特别是天然气计量中有广泛的应用。
（四）超声流量计
超声流量计是通过检测流体流动对超声束（或超声脉冲）的作用以测量流量的仪表。根据对信号检测的原理，超声流量计可分为传播速度差法（直接时差法、
时差法、相位差法和频差法）、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。超声流量计和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属无阻碍流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点。
1.优点
空气流量计的检测方法 空气流量计基本结构及性能特点随着对发动机汽车尾气排放要求的提高，越来越多的发动机采用精密的空气计量传感器计量进入发动机的空气量，发动机ECU 根据空气计量传 感器信号初步设定基本供油量，以满足发动机各种工况空燃比，进而保证发动机各种工况对混合气的要求。 空气流量计分类：按测量空气流量的方法可分为两种：①直接测量方法传 感器一一空气流量计。②间接测量方法传感器一一进气歧管压力传感器(负压传感器)。直接测量方法传感器按其测量信号转化形式又可分为3种。 (1) 机械式空气流量计，即可动叶片式空气流量计。其特点是将燃油泵控制开关、空气温度传感器、CO 调节器及空气流量计等功能融为一体，结构较复杂，但精度较高。不过由于叶片具有弹簧阻力增加了进气阻力，使它对发动机在急加速时的响应不够理想，故现在很少使用。 (2) 卡尔曼涡流式空气流量计。它是通过采集涡流频率完成空气流速测量，主要是通过光电(如丰田车型)和超声波采集(如韩国现代、日本三菱等)进气涡流，具有进气阻力小、计量准确的特点，但因其结构复杂、不耐振动且造价高，现已逐步被热线式空气流量计取代。 (3) 热线式空气流量计。热线式空气流量计按其热线形又分为 3 种。 ①热丝式一一将加热丝均匀分布在计量通道内。热丝式空气流量计(图1) 精度高、分布均匀，可精确计量空气量，但由于热丝很细(0.01~0.05mm)且暴露在空气中，在空气高速流动时，空气中的沙粒很容易击断热丝。 ②热膜式——将加热丝印刷在一块线路板上，并将线路板固定在空气通道中间。由 于热丝被固定且受到保护膜的保护，寿命提高，但由于保护膜热传导 较差，影响计量精度。
车流量检测技术综述 胡明亮1，李飞飞 2 ，钟德浩3 （1、江西方兴科技有限公司，江西南昌330003） （2、江西省高等级公路管理局泰井管理处，江西南昌330003） （3、江西省高等级公路管理局瑞赣养护中心，江西南昌330003） 摘要：车流量检测是交通管理与控制的基础。在综述了车流量检测的传统方法、技术特点和 存在的问题后，重点分析了基于视频图像的车流量检测技术，并对其发展趋势进行了展望。 关键词：信息工程；视频图像；车流量检测；数字图像处理 0 前言 城市智能交通已逐步得到社会各界的广泛关注，如何通过智能交通系统建设来缓解日益严重的交通问题已成为交通领域的研究热点。车流量检测系统是智能交通(ITS)的基础部分，在城市道路建设、国道高速公路建设、隧道桥梁建设以及交通流的基础理论研究中占有很重要的地位。近年来，逐渐发展起来了以空气管道检测技术、磁感应检测技术、波频检测技术和视频检测技术等[1～2]为代表的多种交通检测技术[3]。车流量检测主要是通过各种传感设备对路面行驶车辆进行探测，获取相关交通参数，以达到对公路各路段交通状况及异常事件的自动检测、监控、报警等目的。 较其它方法而言，基于视频图像的检测技术涉及到视频采集、通信传输、图像处理、人工智能以及计算机视觉等多个学科，具有安装维修灵活、成本低、应用范围广、可拓展性强和交通管理信息全面等优点，并已经在国内外高速公路和公路的交通监控系统中得到应用。常用的基于视频图像的车辆检测算法有：灰度法、背景差法、相邻帧差法、边缘检测法[4]等。随着图像处理技术、计算机视觉、人工智能的发展和硬件处理速度的提高，基于视频图像的车流量检测技术得到了广泛的应用。本文对各种车流量检测方法进行了综述，并对基于视频图像的车流量检测研究工作进行了展望。 1 传统车流量检测方法 按照车辆信息获取方式的不同，实际应用当中已经产生了空气管道检测技术、磁感应检测技术和波频检测技术。 1.1 空气管道检测技术 空气管道检测是接触式的检测方法，在高速公路主线的检测点拉一条空心的塑料管道并作固定，一端封闭，另一端连接计数器，当车辆经过塑料管道时，车轮压到空气管道，管内空气被挤压而触动计数器进行计算车流量的方法。 显然，该方法只能获取单一的车辆信息，且方法繁琐，寿命短，已经被磁感应检测等技术所取代。 1.2 磁感应检测技术 磁感应检测器可分为线圈和磁阻传感器两种。环形线圈检测器是目前世界上应用最广泛的一种检测设备，由埋设在路表下的线圈和能够测量该线圈电感的电子设备组成。车辆通过线圈，引起线圈磁场的变化，检测器据此计算出车辆的流量、速度、时间占有率和长度等交通参数。图1利用一个LC振荡器和一个通用单片机即构成了感应线圈检测系统。当感应线圈的电感L发生变化时，LC振荡器的振荡频率也随之变化，由单片机获取其振荡频率并通过频率变化给出高/低电平信号来判断是否有车辆通过[5～6]。磁阻传感器的基本原理是在铁磁材料中会发生磁阻的非均质现像（AMR）。当沿着一条长且薄的铁磁合金带的长度方向施加一个电流，在垂直于电流的方向施
流量测量原理和分类
流量测量的原理和分类 作者：国电中自文章来源：本站原创点击数：870 更新时间： 2008-5-19 15:02:08 流量测量的原理和分类 1.流量测量原理可分为哪几类？ 答：流量测量按照测量原理可分为以下几类： ⑴差压式流量计。包括电容式变送器、力平衡式变送器、压敏电阻式变送器、双波纹管式变送器。 ⑵椭圆齿轮流量计。 ⑶漩涡流量计。 ⑷超声波流量计。 ⑸靶式流量计。 ⑹电磁流量计。 ⑺涡轮流量计。 ⑻均速管流量计。（阿纽巴流量计） 2.电容式流量变送器的工作原理是什么？（其代表为1151型、罗斯蒙特的3051型） 答：电容式变送器的敏感元件为电容，当有差压输入时，连在膜片上的电容与膜片一起产生微小位移，改变了电容的电容量。通过检测电路和转换放大电路，转换成二线制输出的4～20mA直流信号。
3.力平衡式流量变送器的工作原理是什么？ 答：被测差压通过弹性敏感元件转换成作用力，使平衡杠杆产生偏转，杠杆的偏转由检测放大器转换成4～20mA的直流电流输出，电流输入处于永久磁场内的反馈动圈中，使之产生与作用力相平衡的电磁反馈力，当作用力与反馈力达到平衡时，杠杆系统就停止偏转，此时的电流即为变送器输出电流，它与被测流量成正比。 4.压敏电阻式流量变送器的工作原理是什么？（其代表为ST-3000智能变送器） 答：当被测差压作用到传感器上，其阻值即发生变化。阻值变化通过电桥转换成电信号，再经过模/数（A/D）变换器送入微处理器。同时，环境温度和静压通过另外两个辅助传感器转换为电信号，再经模/数（A/D）变换器送入微处理器。经微处理器运算处理后送至（D /A）变换器输出4～20mA的DC模拟信号或4～20mA的DC数字信号。 5.双波纹管流量计的工作原理是什么？ 答：双波纹管流量计是根据差压与位移成正比的原理工作的，当正负压室产生差压后，处于正压室中的波纹管被压缩，填充工作液通过阻尼环与中心基座之间的环隙和阻尼旁路流向处于负压室中的波纹管，从而破坏了系统平衡。连接轴按水平方向从左向右移动，使量程弹簧产生相应的拉伸，直到量程弹簧的变形力与差压值所产生的测量力平衡为止。此时，系统在新的位置上达到平衡，由连接轴产生的位移量，通过扭力管转换成输出转角，因其转角与差压成正比，故可用转角大小表示差压高低，用特定刻度盘就可以显示其流量。
车流量检测技术综述 胡明亮1，李飞飞2 ，钟德浩3 （1、江西方兴科技有限公司，江西南昌330003） （2、江西省高等级公路管理局泰井管理处，江西南昌330003） （3、江西省高等级公路管理局瑞赣养护中心，江西南昌330003） 摘要：车流量检测是交通管理与控制的基础。在综述了车流量检测的传统方法、技术特点和 存在的问题后，重点分析了基于视频图像的车流量检测技术，并对其发展趋势进行了展望。 关键词：信息工程；视频图像；车流量检测；数字图像处理 0 前言 城市智能交通已逐步得到社会各界的广泛关注，如何通过智能交通系统建设来缓解日益严重的交通问题已成为交通领域的研究热点。车流量检测系统是智能交通(ITS)的基础部分，在城市道路建设、国道高速公路建设、隧道桥梁建设以及交通流的基础理论研究中占有很重要的地位。近年来，逐渐发展起来了以空气管道检测技术、磁感应检测技术、波频检测技术和视频检测技术等[1～2]为代表的多种交通检测技术[3]。车流量检测主要是通过各种传感设备对路面行驶车辆进行探测，获取相关交通参数，以达到对公路各路段交通状况及异常事件的自动检测、监控、报警等目的。 较其它方法而言，基于视频图像的检测技术涉及到视频采集、通信传输、图像处理、人工智能以及计算机视觉等多个学科，具有安装维修灵活、成本低、应用范围广、可拓展性强和交通管理信息全面等优点，并已经在国内外高速公路和公路的交通监控系统中得到应用。常用的基于视频图像的车辆检测算法有：灰度法、背景差法、相邻帧差法、边缘检测法[4]等。随着图像处理技术、计算机视觉、人工智能的发展和硬件处理速度的提高，基于视频图像的车流量检测技术得到了广泛的应用。本文对各种车流量检测方法进行了综述，并对基于视频图像的车流量检测研究工作进行了展望。 1 传统车流量检测方法 按照车辆信息获取方式的不同，实际应用当中已经产生了空气管道检测技术、磁感应检测技术和波频检测技术。 1.1 空气管道检测技术
文章编号:100128220(2004)0420404205 基于视频的车流量检测 ①彭仁明1,贺春林2 (11四川绵阳职业技术学院,四川绵阳621000;21西华师范大学计算机学院,四川南充637002) 摘 要:介绍了目前基于视频的车辆检测算法的优点和缺点,在此基础上提出了一种新的算法,该算法自适应能力强,计算量小,可正确判断有无车辆、完成车辆的计数,实现车流量计算、车速估计.采用了预估校正和相关性修正等措施,提高了检测精度,为交通监控系统提供实时有效的交通参数. 关键词:视频;数据流;相关性;修正 中图分类号:TP399 文献标识码:A 1 引 言 随着经济的发展,人民生活水平的提高,汽车保有量大幅增加,怎样安全高效地对交通进行管理,就显得非常重要.解决这一问题的关键是建立智能交通系统(ITS ),其中车辆检测系统是智能交通系统的基础.它为智能控制提供重要的数据来源[1-3]. 作为ITS 的基础部分,车辆检测系统在ITS 中占有很重要的地位,目前基于视频的检测法是最有前途的图1 检测算法流程Fig.1 The flow of defection alg orithm 一种方法,它是通过图像数字的方法获得交通流量信息, 主要有以下优点:(1)能够提供高质量的图像信息,能高 效、准确、安全可靠地完成道路交通的监视和控制工作. (2)安装视频摄像机破坏性低、方便、经济.现在我国许多 城市已经安装了视频摄像机,用于交通监视和控制.(3) 由计算机视觉得到的交通信息便于联网工作,有利于实 现道路交通网的监视和控制.(4)随着计算机技术和图像 处理技术的发展,满足了系统实时性、安全性和可靠性的 要求. 目前常用的基于视频的车辆检测方法主要有:灰度 比较法、背景差法、帧差法、边缘检测法.灰度比较法采用 对路面和车辆的灰度统计值来检测车辆.但它对环境光 线的变化十分敏感.背景差法计算当前输入帧与背景图 像的差值,以提取车辆,但背景图像需实时刷新[3],其检 测精度很大程度上依赖于背景图像的可靠性.帧差法是 将相邻两帧相减,对保留的运动车辆信息进行检测,环境 光线变化对其影响不大[4].然而当摄像头的抖动引起相 邻两帧背景点的相应“抖动”时,该方法不能完全将背景 滤除,从而引起误判,而且对于静止或车速过慢的车辆, 该方法不能有效检测.边缘检测法能够在不同的光线条 件下检测到车辆的边缘,利用车体的不同部件、颜色等提 供的边缘信息可进行静止和运动车辆的检测[5],但是对①收稿日期:2004-09-02 作者简介:彭仁明(1969-),男,四川广安人,绵阳职业技术学院讲师,主要从事电子类教学和科研工作. 第25卷Vol 125 第4期No 14西华师范大学学报(自然科学版)Journal of China West Normal University (Natural Sciences )2004年12月Dec 12004
流量检测和仪表 一流量测量的应用领域 （一）为什么在国民经济中如此广泛采用流量测量和仪表？流量测量是研究物质量变的科学，质量互变规律是事物联系发展的基本规律，量是事物所固有的一种规定性，它是事物的规模、程度、速度以及它的构成成份在空间上的排列组合等等可以用数量表示的规定性，因此其测量对象不限于传统意义上的管道流体，凡需掌握量变的地方都有流量测量的问题，例如城市交通的调度，需掌握汽车的车流量的变化，它是现代化城市交通管理需检测的一个参数。流量和压力、温度并列为三大检测参数，对于一定的流体，只要知道这三个参数就可计算其具有的能量，在能量转换的测量中必须检测此三个参数，而能量转换是一切生产过程和科学实验的基础，因此流量和压力温度仪表得到最广泛的应用。 （二）流量测量技术和仪表的应用领域 1. 工业生产过程流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一，它被广泛应用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域，它是发展工农业生产、节约能源、改进产品质量、提高经济效益和管理水平的重要工具，在国民经济中占有重要的地位。在过程自动化仪表与装置中，流量仪表有两大功用：作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。据统计，流量仪表的产值约占全部过程自动化检测仪表与装置产值的五分之一。 2. 能源计量 能源分为一次能源（煤炭、原油、瓦斯气、石油气、天然气）、二次能源（电力、焦炭、煤气、成品油、液化石油气、蒸汽）及含能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等。1998年 1 月 1 日公布中华人民共和国节约能源法，说明我国的能源政策开发与节约并重，把节约放在优先的地位。由于我国产业结构，产品结构不合理，生产设备和工艺落后，管理不善，能源的利用率只有32%，比国际先进水平平均低10%，每消耗一吨标准煤创造的国内生产总值，只有发达国家的二分之一到四分之一，我国每生产一吨钢综合煤耗为976 公斤，而国际先进水平为650 公斤。风机、水泵、锅炉等应采用高效节能的先进设备。能耗是考核企业管理水
网络流量监测的常用的四种方法 网络流量检测对于企业网络管理员来说算是必要的技术之一，通过网络流量检测可以使得网络安全管理员监控企业网络存在的异常与威胁。下面是几种常用的流量监测分析手段。 基于小草上网行为管理软路由的流量监测 小草上网行为管理软路由是专业的企业局域网流量控制管理软件，基于应用、员工、部门、流控策略等多角度全方位分析网络流量；每5秒刷新一次，实时透视网络流量；快速发现网络问题和迅速定位网络故障；并且能够实现企业带宽流量的智能管理，科学合理的分配企业流量！ 基于硬件探针的监测技术 硬件探针是一种用来获取网络流量的硬件设备，使用时将它串接在需要捕捉流量的链路中，通过分流链路上的数字信号而获取流量信息。一个硬件探针监视一个子网(通常是一条链路)的流量信息。对于全网流量的监测需要采用分布式方案，在每条链路部署一个探针，再通过后台服务器和数据库，收集所有探针的数据，做全网的流量分析和长期报告。与其他的3种方式相比，基于硬件探针的最大特点是能够提供丰富的从物理层到应用层的详细信息。但是硬件探针的监测方式受限于探针的接口速率，一般只针对1000M以下的速率。而且探针方式重点是单条链路的流量分析，Netflow更偏重全网流量的分析。 基于流量镜像协议分析 流量镜像（在线TAP）协议分析方式是把网络设备的某个端口（链路）流量镜像给协议分析仪，通过7层协议解码对网络流量进行监测。与其他3种方式相比，协议分析是网络测试的最基本手段，特别适合网络故障分析。缺点是流量镜像（在线TAP）协议分析方式只针对单条链路，不适合全网监测。 之基于SNMP的流量监测技术 基于SNMP的流量信息采集，实质上是测试仪表通过提取网络设备Agent提供的MIB（管理对象信息库）中收集一些具体设备及流量信息有关的变量。基于SNMP收集的网络流量信息包括：输入字节数、输入非广播包数、输入广播包数、输入包丢弃数、输入包错误数、输入未知协议包数、输出字节数、输出非广播包数、输出广播包数、输出包丢弃数、输出包错误数、输出队长等。相似的方式还包括RMON。与其他的方式相比，基于SNMP的流量监测技术受到设备厂家的广泛支持，使用方便，缺点是信息不够丰富和准确，分析集中在网络的2、3层的信息和设备的消息。SNMP方式经常集成在其他的3种方案中，如果单纯采用SNMP 做长期的、大型的网络流量监控，在测试仪表的基础上，需要使用后台数据库。
大管道气体流量检测仪表 毛新业 一、前言 众所周知，规模产生效益，近二、三十年来，工程的大型化已成为现代工业发展的必然趋势。工程中口径大于300毫M的管道已十分普遍，其流量检测（特别对气体）已日益迫切有待解决。可测气体流量的仪表不少，从原理及制造角度来说，将尺寸放大应无问题，但仪表的体积及重量将随口径按几何级数增长，而且还会带来其它问题。例如孔板，这种人们熟知的节流装置，当口径较大时不仅笨重，还有太大的压损，运行费用过高，再加上ISO5167新标准要求前直管段达30D~40D，现场无法满足。很难考虑再采用这类仪表。 量变到质变，面临这些困境，近年来，普遍是采用取样原理、插入安装方式，仅测取管道中一点或多点的流速来推算流量的插入式流量计，这类仪表的共同特点是：结构简单、安装维修方便、价格低廉、重复性好、是工控系统中检测大管道气体流量性价比较高的仪表，一般准确度不高，不宜用于需要准确计量的贸易结算。因其原理均为取样性质，所以首先要了解管道内的流速分布，这样才能正确选定检测点的位置及数量。 二、工业管流 1、千变万化的管内流速分布 各行各业的工程，从其本身的工艺要求出发，在管道中都必须安装形形色色的管配件（如阀门、弯头、歧管、变径管、过滤器等）。由于它们的形式及组合方式极多，所引起的管内流速分布也千变万化，难以估计（图1b）。R。W。Miller(美。流量测量工程手册作者)认为：“流速分布是影响流量准确的主要因素，而工业现场的配件种类繁多，其流动情况十分复杂，不仅难以描述，也不易在实验室模拟它们”。由于绝大多数流量仪表都与流速分布有关，它的校验所处的流场应与实用条件的流场一致，校验的系数才有意义。这个流场被公认为充分发展紊流，只要管道具有较长的直管段就可以得到。（图1a、c）
流量测量方法和仪表的选择考虑因素 据有关资料报道：发现约有６０％流量仪表所选择测量方法是不合适或者使用不正确，其中一部分虽然采用适宜的测量方法，却错误地布置和安装。由此可见正确选择和使用流量仪表并非易事。 要正确和有效地选择流量测量方法和仪表，必须熟悉流量仪表和生产过程流体特性这两方面的技术，还要考虑经济因素，归纳起来有五个方面因素，即性能要求，流体特性、安装要求、环境条件和费用。 对某一应用场所可以采用的仪表可能有几种方案，如选择时只凭以往经验和单纯考虑初装费用贸然作出决定，从而失去了选择最适和仪表的机会。例如仪表的流量范围和实际流量不匹配、对测量要求不高的场所选用过于复杂和昂贵的仪表、仪表安装后就不能正常工作，这些情况是屡见不鲜的。如涡街波动剧烈，孔板超出量程范围。有时候还会产生事故，如易闪蒸液体烧毁涡轮流量计的涡轮，在负压下拉坏电磁流量计衬里等。 １．测量方法和仪表的选择步序 确定是否真正要安装流量仪表 如果仅希望知道管道中流体是否在输送流动，其大体流量，那么选用流动窥视窗或流动指示器就能以较低费用达到这一目标。他们是一些结构简单的器具，往往有一活动体（板、球、翼轮等）显示流体是否流动，有些能知识流动快慢的大体程度，精确度很低，误差一般在２０－３０％之间，或更大。 国内流量仪表制造业对窥视窗和流动指示器重视宣传不够，仅有几个企业提供产品，从而设计单位和直接用户忽视了这类简易器具，或想使用因品种单一，不能在多种形式中选择合用产品。反观从国外引进石化成套设置中，在较多的工位上装有流动窥视窗或指示器。 如果测量要求比上述高些，指示流量误差在2－10％之间，则安装一台流量仪表。若按后文选择步序认为选择差压式仪表,也不一定要专门安装孔板节流体等流量传感器，可利用弯管流量计或或。用外夹装便携式超声流量计 初选测量发放 确定必须安装流量仪表后，进一步详细了解使用要求和各种条件。首先按照流体类型和特性，采取排除法在“初选表”不能和不宜采用的测量方案，作第二步深入考虑和分析。 分析因素 按初选确定的各方案，向初选仪表的各制造厂收集样本、技术数据和选用手册等，充分了解仪表规范性能；再分别按性能要求和仪表规范、流体特性、安装场所、环境条件和经济考虑五个方面因素，按后文各节所提出的问题，逐一分析，列表比较。考虑顺序按测量目的和侧重点而与初选时不同，一般先从性能要求和仪表规范开始，再如图1所示考虑其它因素。如适用对象认为经济因素是主要因素（如大管径输送要求泵送费用低、商贸核算要求测量误差造成损失小），则在考虑性能要求和仪表规范的另一方面因素时，有时候还要回复到考虑迁移方面因素，五方面因素交替考虑，其相互关系如图2所示。 图1 分析五方面因素程序图2五方面因素相互关系
第一章 练习与思考 1．什么叫过程检测，它的主要内容有哪些？ 2．检测仪表的技术指标有哪些？如何确定检测仪表的基本技术指标？ 3．过程检测系统和过程控制系统的区别何在？它们之间相互关系如何？ 4．开环结构仪表和闭环结构仪表各有什么优缺点？为什么？ 5．开环结构设表的灵敏度1 n i i S S ==∏，相对误差1 n i i δ δ==∑。请考虑图1—4所示闭环 结构仪表的灵敏度1 f S S （f S 为反馈通道的灵敏度），而相对误差f δδ-（f δ为 反馈通道的相对误差），对吗？请证明之。 提示：闭环结构仪表的灵敏度S y x =；闭环结构仪表的相对误差dS S δ=。 6．由孔板节流件、差压变送器、开方器和显示仪表组成的流量检测系统，可能会出现下列情况： （1）各环节精度相差不多； （2）其中某一环节精度较低，而其他环节精度都较高。 问该检测系统总误差如何计算？ 7．理论上如何确定仪表精度等级？但是实际应用中如何检验仪表精度等级？ 8．用300kPa 标准压力表来校验200kPa 1.5级压力表，问标准压力表应选何级精 度？ 9．对某参数进行了精度测量，其数据列表如下： 试求检测过程中可能出现的最大误差？ 10．求用下列手动平衡电桥测量热电阻x R 的绝对误差和相对误差。设电源E 和检流计D 引起的误差可忽略不计。已知：10x R =Ω，2100R =Ω，100N R =Ω， 31000R =Ω，各桥臂电阻可能误差为20.1R ?=Ω，0.01N R ?=Ω，31R ?=Ω（如图 1—
23所示）。 11．某测量仪表中的分压器有五挡。总电阻R要求能精确地保持11111Ω，且其相对误差小于0.01％，问各电阻的误差如何分配？图中各电阻值如下： 110000 R=Ω，21000 R=Ω，3100 R=Ω，410 R=Ω，51 R=Ω（如图1—24所示）。 12．贮罐内液体质量的检测，常采用测量贮罐内液面高度h，然后乘以贮罐截面积A，再乘以液体密度ρ，就可求得贮罐内液体质量储量，即M hAρ =。但采用该法测量M时，随着环境温度的变化，液体密度ρ也将随着变化，这就需要不断校正，否则将产生系统误差。试设计一种检测方法，可自动消除（补偿）该系统误差。 第二章练习与思考 1．什么叫温标？什么叫国际实用温标？请简要说明ITS-90的主要内容。2．试比较热电偶测温与热电阻测温有什么不同（可以从原理、系统组成和应用场合三方面来考虑）？ 3．用测温件热电偶或热电阻构成测温仪表（系统）测量温度时，应各自注意哪些问题？ 4．如图2—11，已知热电偶的分度号为K型，在工作时，自由端温度 030o t C =，
车流量检测技术综述 前言 城市智能交通已逐步得到社会各界的广泛关注，如何通过智能交通系统建设来缓解日益严重的交通问题已成为交通领域的研究热点。车流量检测系统是智能交通(ITS)的基础部分，在城市道路建设、国道高速公路建设、隧道桥梁建设以及交通流的基础理论研究中占有很重要的地位。近年来，逐渐发展起来了以空气管道检测技术、磁感应检测技术、波频检测技术和视频检测技术等为代表的多种交通检测技术。车流量检测主要是通过各种传感设备对路面行驶车辆进行探测，获取相关交通参数，以达到对公路各路段交通状况及异常事件的自动检测、监控、报警等目的。 较其它方法而言，基于视频图像的检测技术涉及到视频采集、通信传输、图像处理、人工智能以及计算机视觉等多个学科，具有安装维修灵活、成本低、应用范围广、可拓展性强和交通管理信息全面等优点，并已经在国内外高速公路和公路的交通监控系统中得到应用。常用的基于视频图像的车辆检测算法有：灰度法、背景差法、相邻帧差法、边缘检测法等。随着图像处理技术、计算机视觉、人工智能的发展和硬件处理速度的提高，基于视频图像的车流量检测技术得到了广泛的应用。本文对各种车流量检测方法进行了综述，并对基于视频图像的车流量检测研究工作进行了展望。 1 传统车流量检测方法 按照车辆信息获取方式的不同，实际应用当中已经产生了空气管道检测技术、磁感应检测技术和波频检测技术。 1.1 空气管道检测技术 空气管道检测是接触式的检测方法，在高速公路主线的检测点拉一条空心的塑料管道并作固定，一端封闭，另一端连接计数器，当车辆经过塑料管道时，车轮压到空气管道，管内空气被挤压而触动计数器进行计算车流量的方法。 显然，该方法只能获取单一的车辆信息，且方法繁琐，寿命短，已经被磁感应检测等技术所取代。 1.2 磁感应检测技术 磁感应检测器可分为线圈和磁阻传感器两种。环形线圈检测器是目前世界上
课设题目流量检测系统 摘要 流量是三大工业过程控制量之一，流量计量直接关系到国家利益和国计民生。电磁流量计因测量时不受被测介质的温度、粘度、密度等影响，应用领域非常广泛。因此，设计一个流量检测系统。 设计的流量检测系统以AT89C51单片机为核心，管道流量的检查采用电磁流量计，电磁流量计输入4～20mA的电流信号，通过I/A转为0～5V的电压信号，经AD转换送与单片机转换为流量数据，在液晶屏幕LCD1602中显示。 该流量检测系统可检测小口径管道流量,因不受流体材料的限制，常应用于食品工业。 关键词：电磁流量计，AT89C51单片机
目录 一、绪论 1.1课题开发的背景和现状 1.2课题开发的目的和意义 1.3课题技术性能指标 二、流量计种类选择方案 三、系统总体方案设计 四、主要器件的方案选择 4.1、HR-LDG系列电磁流量传感器 4.2、单片机的方案选择 五、模块电路的设计 5.1、MCU主控电路 5.2、LCD1602液晶显示电路 5.3、电流/电压转换电路 5.4、A/D转换电路 5.5、电源模块 六、电磁流量计安装时注意事项 七、系统软件开发流程及代码分析 八、设计总结 九、参考文献 附录 1、总电路图 2、元器件清单
一、绪论 1.1课题开发的背景和现状 工业生产中过程控制是流量测量和仪表应用的一大领域，流量与温度、压力和物位一起称为过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。流量的检测与控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。 例如：在天然气工业蓬勃发展的现在，天然气的计量收起了人们的特别关注，因为在天然气的采集、处理储存、运输和分配过程中，需要数以百万计的流量计，其中流量蠩涉及到的结算金额数字巨大，对测量和控制准确度和可靠性要求特别训。此外，在环境保护领域，流量测量仪表也分演着重要角色。人们为了控制大气的污染，必须对污染大气的烟气以及其分温室气体排放进行监测；废液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人们必须对废液和污水进行处理，对排放量进行控制。于是数以百万计的烟气排放点和污水排放口都成了流量测理对象。同时在科学试验领域，需要大量的流量控制系统进行仿真与试验，流量计在现代家业、水利建设、生物工程、管道输送、航天航空、军事领域等也有广泛的应用。 1.2课题开发的目的和意义 在现代工业生产过程自动化中，流量是重要的过程参数之一。流量是衡量设备的效率和经济性的重要指标；流量是生产操作和控制的依据，因为在大多数工业生产中，常用测量和控制流量来确定物料的配比与耗量，实现生产过程自动化和最优控制。同时为了进行经济核算，也必须知道如一个班组流过的介质总量。所以，流量的测量与控制是实现工业生产过程自动化的一项重要任务。 例如：由于石油是重要的能源，无论上从节约能源的角度，还是从经济性角度来看,对于流量的精确控制都是十分必要的，所产生的经济效益也是十分明显
淮安嘉可自动化仪表有限公司 常用流量测量的主要方法 由于流量检测的复杂性和多样性，流量检测的方法非常多，常用于工业生产中的有10多种。 流量测量与仪表可以分为测量瞬时流量和总流量两类。生产过程中流量大多作为监控参数，测量的是瞬时流量，但在物料平衡和能源计量的贸易结算中多数使用总量表。有些流量计备有累积流量的装置，可以作为总量表使用。也有一些总量表备有流量的发讯装置用来测量瞬时流量。 按测量方法和结构分类，大致可以分成两大类：测量体积流量和测量质量流量。 1、测体积流量 测体积流量的方法又可分为两类：容积法（又称直接法）和速度法（又称间接法）。 （1）容积法。在单位时间内以标准固定体积对流动介质连续不断地进行度量，以排出流体的固定容积数来计算流量。流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。容积法受流体流动状态影响较小，适用于测量高粘度、低雷诺数的流体。 根据回转体形状不同，产品有适于测量液体的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计（罗茨流量计）、旋转活塞和刮板式流量计；适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式流量计等。 （2）速度法。速度法先测出管道内的平均流速，再乘以管道截面积
淮安嘉可自动化仪表有限公司 求得流体的体积流量。速度法可用于各种工况下的流体的流量测量，但测量平均流速受管路条件影响较大，流动产生的涡流以及截面上流速分布不对称等都会影响测量精度。 基于速度法测量流量的方法主要有以下几种。 a.差压式。又称节流式，利用节流件前后的差压和流速关系，通过差压值获得流体的流速。 b.电磁式。导电流体在磁场中运动产生感应电势，感应电势大小与流体的平均流速成正比。 c.旋涡式。流体在流动中遇到一定形状的物体会在周围产生有规则的旋涡，旋涡释放的频率与流速成正比。 d.涡轮式。流体作用在置于管道内部的涡轮上使涡轮转动，其转动速度在一定流速范围内与管道内流体的流速成正比。 e.声学式。根据声波在流体中传播速度的变化得到流体的流速。 f.热学式。利用加热体被流体的冷却程度与流速的关系来检测流速。基于速度法的流量检测仪表有节流式流量计、靶式流量计、弯管流量计、转子流量计、电磁流量计、旋涡流量计、涡轮流量计、超声流量计、热式流量计等。 2、测质量流量 尽管体积流量乘以密度可以得到质量流量，但测量结果却与密度有关。在化工生产过程中有时流体密度不恒定，不能得到质量流量，而很多场合又需要得到质量流量。如石油行业要对产品流量精确计量，
1、坡度法计量排水量 度、管壁粗糙度等情况下，用非接触式液位计测量出管道中重力流的水位高度，然后利用计算公式算出流量值，但是这种测量方法由于管道坡度、管壁粗糙系数的不确定性，以及管道内杂物淤积堵塞管道等原因，使得采用这种测量法得出的流量值存在较大误差，在实际测量工程上，例如对下水道的污水流量测量产生诸多不便。 2. 其它测流量方法： 1）容积法：将污水纳入已知容量的容器中，测定其充满容器所需要的时间，从而计算污水量的方法。本法简单易行，测量精度较高，适用于计量污水量较小的连续或间歇排放的污水。对于流量小的排放口用此方法。但溢流口与受纳水体应有适当落差或能用导水管形成落差。 量。测量时需要根据渠道深度和宽度确定点位垂直测点数和水平测点数。本方法简单，但易受污水水质影响，难用于污水量的连续测定。排污截面底部需硬质平滑，截面形状为规则几何形，排污口处须有3M～5M的平直过流水段，且水位高度不小于0.1M。 常用的有巴氏槽。用量水槽测量流量与溢流堰法相比，同样可以获得较高的精度（±2%～±5%）和进行连续自动测量。其优点为：水头损失小、壅水高度小、底部冲刷力大，不易沉积杂物。但造价较高，施工要求也较高。
4）溢流堰法：是在固定形状的渠道上安装特定形状的开口堰板，过堰水头与流量有固定关系，据此测量污水流量。根据污水量大小可选择三角堰、矩形堰、梯形堰等。溢流堰法精度较高，在安装液位计后可实行连续自动测量。为进行连续自动测量液位，已有的传感器有浮子式、电容式、超声波式和压力式等。利用堰板测流，由于堰板的安装会造成一定的水头损失。另外，固体沉积物在堰前堆积或藻类等物质在堰板上粘附均会影响测量精度。在排放口处修建的明渠式测流段要符合流量堰（槽）的技术要求。以上方法均可选用，但在选定方法时，应注意各自的测量范围和所需条件。在以上方法无法使用时，可用统计法。
第５５卷 第３期２０１９年６月 石 油 化 工 自 动 化 ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＩＮＰＥＴＲＯ ＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ Ｖｏｌ．５５，Ｎｏ ．３ Ｊｕｎ，２０１９ 稿件收到日期：２０１８１１０８，修改稿收到日期：２０１９０３２０。 作者简介：吴国良（１９４２—），男，上海人，１９６５年毕业于上海科技 大学（现上海大学）工业自动化专业。 流量检测仪表故障诊断及 处理建议（一） 吴国良 （上海石油化工股份有限公司，上海２００５４０） 摘要：石油化工装置中仪表及控制系统暴露出来的各种故障原因包括：仪表设备或控制系统自身因素；工艺设备故障或工艺操作失误等。重点阐述了采用孔板和差压变送器测量流量时出现的流量指示值偏高、偏低、指示呆滞、波动较大等故障现象，同时针对孔板和差压变送器测量高温蒸汽流量时，开表后发现差压变送器突然没有指示或指示到最大或最小值的现象，分析了产生上述现象的原因，并给出了相应的解决方案。 关键词：孔板 流量测量 故障排除 故障诊断 工作原理 中图分类号：ＴＰ２０６＋．３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００７７３２４（２０１９）０３００９１０７ 以各种现场仪表设备和控制系统出现的故障 为案例，运用仪表工作原理、自动控制原理、工艺 过程知识等，分析故障产生的原因、处理办法以及 预防措施。常用的平衡式、锥形、孔板、喷嘴、文丘 里、均速管、锲式、弯管、机翼等流量测量仪表，均 是利用测量元件上的差压与流量的关系实现流量 的测量，因此了解差压测量中发生的各种故障现 象十分重要。本文重点以图１所示的孔板和差压 变送器测量流量为例，探讨流量测量中常见的故 障，并给出了相应的解决方案。 图１ 孔板差压变送器测量流量的结构示意 １ 测量流量时出现的故障现象及解决办法 １．１ 测量指示值偏高或偏低现象 引起流量指示偏高或偏低的原因很多，可能 是工艺的问题，也可能是仪表测量系统的问题等， 通过以下方法可以查找故障产生的原因。 １．１．１ 工艺操作是否有变化 首先了解工艺介质的实际流量，有时候工艺 状况发生变化，导致流量增大或减小，而工艺操作 人员未查觉。例如可以观察与孔板安装在同一管 道上的控制阀的开度是否增加或减小来判别，如果 阀门开度比原来增大（或减小），则有可能实际流量 会增大（或减小），从而使仪表指示升高（或降低）。 １．１．２ 检查工况条件是否偏离设计条件 对于过热蒸汽、煤气以及其他气体介质的流量 测量，则需要了解工艺介质实际工况条件，包括介质 组分变化引起的密度变化和温度、压力变化是否与 设计条件发生了差异。在气体的流量测量中，仪表 刻度显示标准条件下的体积流量，而仪表规格书中 列出的是设计条件下的介质密度、压力和温度，并折 算到标准条件下进行显示。但是，实际工况条件下， 工艺介质的密度、温度、压力与设计条件存在偏差， 因此造成测量流量时出现指示值偏高或偏低现象。 １）仪表流量显示偏低或偏高。根据伯努利孔 板流量测量公式： 狇犞＝犪Δ狆／ 槡ρ（１） Δ槡狆＝狇犞槡ρ／犪
简介几种流体流量检测的方法目前已有很多种流量计，可以适用于不同的场合的测量，下面我们主要来了解一下流体流量检测的方法。 1.涡轮法 在测管入口处装一组固定的螺旋叶片，使流体流入后产生旋转运动。叶片后面是一个先缩后扩的管段，旋转流被收缩段加速，在管道轴线上形成一条高速旋转的涡线。该涡线进入扩张段后，受到从扩张段后返回的回流部分流体的作用，使其偏离管道中心，涡线发生进动运动，而进动频率与流量成正比。利用灵敏的压力或速度检测元件将其频率测出，即可测出流体流量。 2.卡门涡街法 在被测流体的管道中插入一个断面为非流线型的柱状体，如三角柱体或圆柱体，称为旋涡发生体。旋涡分离的频率与流速成正比，通过测量旋涡分离频率可测出流体的流速和瞬时流量。当流体流过柱体两侧时，会产生两列交替出现而又有规则的旋涡列。由于旋涡在柱体后部两侧产生压力脉动，在柱体后面尾流中安装测压元件，则能测出压力的脉动频率，经信号变换即可输出流量信号。 3.质量流量测量 质量流量测量分为间接式和直接式。间接式质量流量测量是在直接测出体积流量的同时，再测出被测流体的密度或测出压力、温度等参数，求出流体的密度。因此，测量系统的构成将由测量体积流量的
流量计（如节流差压式、涡轮式等）和密度计或带有温度、压力等的补偿环节组成，其中还有相应的计算环节。 直接式质量流量测量是直接利用热、差压或动量来检测，如双涡轮质量流量计，它是一根轴上装有两个涡轮，两涡轮间由弹簧联系，当流体由导流器进入涡轮后，推动涡轮转动，涡轮受到的转矩和质量流量成正比。由于两涡轮叶片倾角不同，受到的转矩是不同的。因此，使弹簧受到扭转，产生扭角，扭角大小正比于两个转矩之差，即正比于质量流量，通过两个磁电式传感器分别把涡轮转矩变换成交变电势，两个电势的相位差即是扭角。又如科里奥利力质量流量计就是利用动量来检测质量流量。
10款常见流量测量仪表原理介绍 1．容积式流量计容积式流量计相当于一个标准容积的容器，它接连不断地对流动介质进行度量。流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。容积式流量计的原理比较简单，适于测量高粘度、低雷诺数的流体。根据回转体形状不同，目前生产的产品分：适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计（罗茨流量计）、旋转活塞和刮板式流量计；适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转简流量计等． 2．叶轮式流量计叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计，其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。一般机械式传动输出的水表准确度较低，误差约2％，但结构简单，造价低，国内已批量生产，并标准化、通用化和系列化。电脉冲信号输出的涡轮流量计的准确度较高，一般误差为0．2％一0．5％。 3．差压式流量计（变压降式流量计）差压式流量计由一次装置和二次装置组成．一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量（流速）成比例的压力差，供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示．差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置（皮托管、均速管等）。二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表．差压计的差压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系，故流量显示仪表都配有开平方装置，以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流量积算装置，以显示累积流量，以便经济核算。这种利用差压测量流量的方法历史悠久，比较成熟，世界各国一般都用在比较重要的场合，约占各种流量测量方式的70％。发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流量测量都采用这种表计。 4．变面积式流量计（等压降式流量计）放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而移动。当此作用力与浮子的显示重量（浮子本身的重量减去它所受流体的浮力）相平衡时，俘子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小的量度。由于流量
几种常见的流量测量方法(气体) 简述了流量计几种常用的测量方法。 次点击:179次发布时间:XXXX年间，人们根据不同的测量原理，研发制造了几十种不同类型的流量计，大致分为容积式、速度式、差压式、面积式、质量式等。各种类型流量计的原理和结构各不相同，各有特点和局限性。为了获得更好的测量结果，需要为不同的测量领域、不同的测量介质和不同的工作范围选择不同类型和型号的流量计。工业测量中常用的几种气体流量计有: (1)差压流量计 差压流量计是基于伯努利方程和流体连续性方程。根据节流原理，当流体流经节流元件(如标准孔板、标准喷嘴、长直径喷嘴、经典文丘里喷嘴、文丘里喷嘴等)时。)，在其前后产生压差。这个压差值与流量的平方成正比在差压流量计中，带标准节流孔板的差压流量计因其结构简单、制造成本低、研究最深入、标准化程度高而得到广泛应用。孔板流量计的理论流量计算公式为: ，其中qf为工况下的体积流量，m3/s；c为流出系数，无量纲钢；β=d/D/d，无因次钢；d为工作状态下孔板的内径，mm；d为工况下上游管道的内径，mm；ε是膨胀系数，无量纲钢；δp是孔板前后的压差，Pa；ρ1是工作条件下的流体密度，kg/m3 对于天然气，标准状态下天然气体积流量的实用计算公式为:
，其中qn为标准状态下天然气体积流量，m3/s；作为第二个测量系数，取决于所采用的测量单位，该公式为3.1794×10；；c是流出系数；e是渐近速度系数；d为工作状态下孔板的内径，mm；FG是相对密度系数，ε是膨胀系数；FZ是超级压缩因子；英尺是流动湿度系数；P1是孔板上游侧取压孔气流的绝对静压，兆帕；；δp是气流通过孔板时产生的压差，pa 差压流量计一般由节流装置(节流元件、测量管、直管段、流量调节器和取压管道)和差压计组成。对于工况变化和精度要求高的场合，当成分不稳定时，应配置压力表(传感器或变送器)、温度计(传感器或变送器)、流量计算机和在线密度计(或色谱仪)。 (2)速度流量计 速度流量计是一种基于直接测量封闭管道中满管流速的原理的流量计工业应用主要包括: ①涡轮流量计:当流体流经涡轮流量传感器时，涡轮在流体推力的作用下被迫旋转，其转速与管道的平均流量成正比。涡轮的旋转周期性地改变磁电转换器的磁阻，并且检测线圈中的磁通量周期性地改变以产生周期性的电脉冲信号。在一定的流量(雷诺数)范围内，电脉冲信号与流经涡轮流量传感器的流体体积流量成比例。涡轮流量计的理论流量方程为: -6 ，其中n为涡轮转速；Qv是体积流量；a是与流体物理性质(密度、
流量测量方法和仪表选 择 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-
流量测量方法和仪表的选择考虑因素 据有关资料报道：发现约有６０％流量仪表所选择测量方法是不合适或者使用不正确，其中一部分虽然采用适宜的测量方法，却错误地布置和安装。由此可见正确选择和使用流量仪表并非易事。 要正确和有效地选择流量测量方法和仪表，必须熟悉流量仪表和生产过程流体特性这两方面的技术，还要考虑经济因素，归纳起来有五个方面因素，即性能要求，流体特性、安装要求、环境条件和费用。 对某一应用场所可以采用的仪表可能有几种方案，如选择时只凭以往经验和单纯考虑初装费用贸然作出决定，从而失去了选择最适和仪表的机会。例如仪表的流量范围和实际流量不匹配、对测量要求不高的场所选用过于复杂和昂贵的仪表、仪表安装后就不能正常工作，这些情况是屡见不鲜的。如涡街波动剧烈，孔板超出量程范围。有时候还会产生事故，如易闪蒸液体烧毁涡轮流量计的涡轮，在负压下拉坏电磁流量计衬里等。 １．测量方法和仪表的选择步序 确定是否真正要安装流量仪表 如果仅希望知道管道中流体是否在输送流动，其大体流量，那么选用流动窥视窗或流动指示器就能以较低费用达到这一目标。他们是一些结构简单的器具，往往有一活动体（板、球、翼轮等）显示流体是否流动，有些能知识流动快慢的大体程度，精确度很低，误差一般在２０－３０％之间，或更大。 国内流量仪表制造业对窥视窗和流动指示器重视宣传不够，仅有几个企业提供产品，从而设计单位和直接用户忽视了这类简易器具，或想使用因品种单一，不能在多种形式中
选择合用产品。反观从国外引进石化成套设置中，在较多的工位上装有流动窥视窗或指示器。 如果测量要求比上述高些，指示流量误差在2－10％之间，则安装一台流量仪表。若按后文选择步序认为选择差压式仪表,也不一定要专门安装孔板节流体等流量传感器，可利用弯管流量计或或用外夹装便携式超声流量计。 初选测量发放 确定必须安装流量仪表后，进一步详细了解使用要求和各种条件。首先按照流体类型和特性，采取排除法在“初选表”不能和不宜采用的测量方案，作第二步深入考虑和分析。 分析因素 按初选确定的各方案，向初选仪表的各制造厂收集样本、技术数据和选用手册等，充分了解仪表规范性能；再分别按性能要求和仪表规范、流体特性、安装场所、环境条件和经济考虑五个方面因素，按后文各节所提出的问题，逐一分析，列表比较。考虑顺序按测量目的和侧重点而与初选时不同，一般先从"性能要求和仪表规范"开始，再如图1所示考虑其它因素。如适用对象认为"经济因素"是主要因素（如大管径输送要求泵送费用低、商贸核算要求测量误差造成损失小），则在考虑"性能要求和仪表规范"的另一方面因素时，有时候还要回复到考虑迁移方面因素，五方面因素交替考虑，其相互关系如图2所示。 图1 分析五方面因素程序 图2五方面因素相互关系 ２．性能要求和仪表规范方向的考虑