現(xiàn)今向數(shù)字化、智能化、多功能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展是流量傳感器將來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

　　流量傳感器，就是用于檢測(cè)流體流量大小的傳感器。

　　流量是工業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)重要參數(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，很多原料、半成品、成品都是以流體狀態(tài)出現(xiàn)的。流體的流量就成了決定產(chǎn)品成分和質(zhì)量的關(guān)鍵，也是生產(chǎn)成本核算和合理使用能源的重要依據(jù)。因此，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，檢測(cè)流量是非常有必要的。

　　根據(jù)流體的狀態(tài)，流量傳感器可分為氣體流量傳感器、液體流量傳感器和固體流量傳感器，其中氣體流量傳感器和液體流量傳感器用得多。

　　而根據(jù)不同的工作原理，加上微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融入，流量傳感器品種日益增多，不同的流量傳感器應(yīng)用在不同的場(chǎng)景里。

　　1、容積式

　　容積式流量傳感器出現(xiàn)較早，它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，相當(dāng)于用一個(gè)精密的標(biāo)準(zhǔn)容器對(duì)被測(cè)流體進(jìn)行連續(xù)計(jì)量。被測(cè)流體流過(guò)時(shí)，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，2個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪相互改變主從驅(qū)動(dòng)關(guān)系作連續(xù)的、沒(méi)有死點(diǎn)的不等速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。得知轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，就可以求出流體的流量。理論上，這種類(lèi)型流量計(jì)的測(cè)量精度與流體的種類(lèi)、黏度、密度等屬性無(wú)關(guān)。測(cè)量誤差一般為±（0.2%～O.5%）R，可作為工業(yè)流量計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)儀表。但當(dāng)被測(cè)管道直徑較大時(shí)，儀表本體顯得過(guò)于笨重。

　　2、渦輪式

　　渦輪流量傳感器是近30年發(fā)展起來(lái)的速度式測(cè)量?jī)x表。其工作原理是將渦輪置于被測(cè)流體中，液體流動(dòng)沖擊渦輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪的轉(zhuǎn)速與流體的流量成正比。通過(guò)磁電轉(zhuǎn)換裝置將渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)輸出。

　　渦輪流量傳感器具有測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)；但由于渦輪必須安裝在管道內(nèi)，對(duì)被測(cè)流體的清潔度要求較高；流體的溫度、黏度、密度對(duì)測(cè)量精度影響較大；轉(zhuǎn)動(dòng)部件會(huì)帶來(lái)軸承的磨損，影響傳感器的使用壽命。

　　3、差壓式

　　差壓式流量傳感器生產(chǎn)歷史較長(zhǎng)，應(yīng)用十分廣泛，生產(chǎn)已標(biāo)準(zhǔn)化，種類(lèi)也很多。如：孔板、音速噴嘴、均速管、文丘里管等流量傳感器。差壓式流量傳感器工作原理是利用當(dāng)流體流過(guò)內(nèi)置于管道中的節(jié)流件時(shí)，其前后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)與流量有關(guān)的壓力差值，通過(guò)測(cè)量壓差值就可獲得流量值。其特點(diǎn)是節(jié)流件的機(jī)加工精度高，安裝要求嚴(yán)格，其前后必須有足夠長(zhǎng)的直管道，保證流體流態(tài)穩(wěn)定；流體壓損大；對(duì)于低流速流體，產(chǎn)生的差壓小，誤差增大；不適于脈動(dòng)的流體測(cè)量。

　　4、動(dòng)量式

　　動(dòng)量式流量計(jì)中最為典型的是靶式流量計(jì)，是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)品，常用來(lái)測(cè)量較高黏度油料的流量。它的主體是一個(gè)圓盤(pán)型靶，液體流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沖擊在靶上，使靶產(chǎn)生微小的位移，這個(gè)位移量反映了流量的大小。

　　5、變面積式

　　轉(zhuǎn)子流量傳感器的出現(xiàn)較早，但廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)量是在近幾十年。它具有靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直觀、壓損小、測(cè)量范圍大、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。

　　它由一個(gè)錐形管和一個(gè)置于錐形管中可以上下自由移動(dòng)的轉(zhuǎn)子組成，傳感器垂直安裝在測(cè)量管道上，被測(cè)流體由下向上流動(dòng)，推動(dòng)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子懸浮的高度就是流量大小的量度。

　　6、流體振蕩式

　　卡門(mén)渦街流量傳感器是2O世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的基于流體振蕩原理的測(cè)量?jī)x表，近年來(lái)發(fā)展迅速，它利用插入到流體中漩渦發(fā)生體產(chǎn)生的漩渦頻率與流速有確定關(guān)系的原理，獲得流量。其特點(diǎn)是流體壓損小；可以用于液、氣的測(cè)量，可測(cè)量流速及質(zhì)量流量；對(duì)流態(tài)要求穩(wěn)定，管道條件要求嚴(yán)格，必須在漩渦發(fā)生體前后有一定長(zhǎng)度的直管段，價(jià)格比較高。

　　7、電磁式

　　電磁流量傳感器是隨著電子技術(shù)的應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的新型流量?jī)x表，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種導(dǎo)電液體的流量測(cè)量領(lǐng)域。

　　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)電的液體通過(guò)測(cè)量?jī)x表流動(dòng)，相當(dāng)于導(dǎo)體通過(guò)磁場(chǎng)作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，由此感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)E，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)與平均流速成正比。電磁流量計(jì)原則上不受流體的溫度、壓力、密度和黏度等影響，且管道內(nèi)部無(wú)阻擋部件和活動(dòng)部件，不會(huì)改變流體原來(lái)的狀態(tài)。流速范圍在0～102m/s均可應(yīng)用。適合于易燃、易爆、腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)。但它在某些方面也有局限性；被測(cè)介質(zhì)必須是導(dǎo)電液體，電導(dǎo)率大于10-3S/m；不能用來(lái)測(cè)量鐵磁性介質(zhì)的流量；信號(hào)易受外磁場(chǎng)干擾。

　　8、玻耳帖式

　　玻耳帖式低流速氣體傳感器（流速大于2×10-2m/s）是基于玻耳帖電動(dòng)勢(shì)原理和溫差電動(dòng)勢(shì)原理，傳感器自身溫度僅15K，沒(méi)有熱紊亂。敏感元件上涂有保護(hù)膜，抗污染腐蝕能力強(qiáng)，壽命長(zhǎng)，由于其自身溫度不高，所以對(duì)氣體溫度要求不嚴(yán)，可以測(cè)量高溫流體，工作溫度范圍寬。

　　9、光纖式

　　光纖流量傳感器是將光纖技術(shù)與流量傳感器組合到一起，使流量信息經(jīng)過(guò)傳感器后在光纖發(fā)訊頭處轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。再經(jīng)光纖傳輸?shù)胶罄m(xù)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，便于實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)化管理，1臺(tái)微機(jī)即可以管理監(jiān)控多個(gè)傳感器。這樣既保持了原傳感器的優(yōu)勢(shì)又融入了光纖傳輸線路抗干擾的優(yōu)點(diǎn)。

　　10、超聲波式

　　超聲波流量傳感器是依據(jù)超聲波在流體中傳播時(shí)會(huì)載帶流體流速信息的原理，適用于兩相流流體測(cè)量，要求被測(cè)流體含有一定量的能反向超聲波的介質(zhì)，即流體中有固體粒子或氣泡等兩相介質(zhì)。

　　11、質(zhì)量式

　　科理奧利質(zhì)量流量傳感器應(yīng)用廣泛，液體和氣體測(cè)量均可適用，20世紀(jì)70年代產(chǎn)生于美國(guó)，利用流體力學(xué)的原理，建立流體質(zhì)量流量與流體作用力之間的函數(shù)關(guān)系。主要適用于液體測(cè)量，對(duì)于氣體測(cè)量則要求在高壓下，以確保質(zhì)量流量在測(cè)量范圍內(nèi)，適于在管道口徑小于200mm條件下的測(cè)量，當(dāng)流體壓力變化大時(shí)，測(cè)量誤差增大。

　　12、激光式

　　多普勒傳感器，將激光技術(shù)引入到流量測(cè)量中，與多普勒流量傳感器相結(jié)合。它可以測(cè)量低流速流體，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，但必須在流體中注入反射粒子，這就限制了它的測(cè)量范圍。

　　13、熱線式

　　熱式流量傳感器為流量計(jì)量帶來(lái)了一場(chǎng)革命，實(shí)現(xiàn)了直接測(cè)量流體質(zhì)量流量的目的。它利用傳熱學(xué)和流體力學(xué)理論，采用熱平衡原理，建立熱敏元件熱量損失與流體流速、質(zhì)量流量之間的函數(shù)關(guān)系，從而獲得流體流速、流量。熱式流量傳感器主要有熱線式、熱敏電阻式、半導(dǎo)體集成電路式等多種，根據(jù)管道中熱元件的熱量耗散與流速、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)現(xiàn)流量的測(cè)量；表面熱阻式，就是把熱源放在管道的外側(cè)，加熱管內(nèi)流體，通過(guò)測(cè)量流體熱量的變化求出質(zhì)量流量。

　　雖然由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展和各種補(bǔ)償技術(shù)不斷提高，使熱線式流量傳感器的精度大大提高，測(cè)量范圍擴(kuò)大，但熱線式流量傳感器一致性很差，難以進(jìn)行批量生產(chǎn)：當(dāng)測(cè)低流速流體時(shí)，熱紊亂很大，熱線抗污染腐蝕能力差，價(jià)格高，易損壞。測(cè)量中有電子噪聲，導(dǎo)致它的響應(yīng)速度下降。

　　智能數(shù)字化成趨勢(shì)

　　整體而言，流量傳感器的精度高低、穩(wěn)定性好壞及適應(yīng)工作環(huán)境能力的大小、智能化水平和性能價(jià)格比高低等指標(biāo)極大地影響著社會(huì)各行業(yè)的發(fā)展。而現(xiàn)今向數(shù)字化、智能化、多功能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展是流量傳感器將來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，因此未來(lái)大力研究生產(chǎn)高質(zhì)量的流量傳感器是十分必要的。

　　1、傳感器輸出信號(hào)的數(shù)字化

　　由于網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展正在興起，生產(chǎn)過(guò)程中的控制、管理和維護(hù)的計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)CMMS（Control，Management，andMaintenanceSystem）對(duì)傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)，要求傳感器的輸出信號(hào)必須是數(shù)字信號(hào)，可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行傳輸。

　　目前國(guó)外許多行業(yè)都在大力推行傳感器數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，制定傳感器輸出信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。

　　2、智能化

　　將敏感元件與微處理器和信號(hào)處理電路集成到一個(gè)芯片上，可以讓數(shù)字通信口與微機(jī)連接，充分利用單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能，減少隨機(jī)和系統(tǒng)誤差。并且具有自動(dòng)校準(zhǔn)、自檢報(bào)警和自動(dòng)調(diào)節(jié)量程等功能。

　　3、多功能化

　　將流量測(cè)量與溫度測(cè)量、液位測(cè)量、壓力測(cè)量等功能中的一種或多種結(jié)合在一起，采用新技術(shù)、新材料，研制新的傳感器也是未來(lái)趨勢(shì)之一。

　　4、高性能化

　　未來(lái)，流量傳感器各方面的性能要求將會(huì)越來(lái)越高。要求量程比寬，應(yīng)用范圍廣，可靠性高，不接觸測(cè)量，性價(jià)比高，傳感器小型化，示值不受被測(cè)介質(zhì)狀態(tài)、參數(shù)及物理特性（溫度、壓力、密度、黏度等）變化的影響，安裝維修方便，壽命長(zhǎng)等等。

　　5、專(zhuān)用化

　　針對(duì)某些特定應(yīng)用場(chǎng)景，需要用到特殊流量傳感器，比如大流量、小流量、高黏度、高溫流體、多相流體、高低壓氣流等。