实用流量仪表的原理及其应用 第2版PDF电子书下载

1．　绪论　 1

1．1　流体流量的基础知识　 1

1．1.1　流体的一些物理参数　 1

1．1.2　流量的基本方程　 3

1．1.3　流体的流动形式和流速分布　 5

1．2　流量计的主要参数　 6

1．3　流量计的分类　 8

1．4　流量计的选择和性能比较　 9

2．　压差流量测量方法　 12

2．1 引言　 12

2．2　流体动力学基础　 12

2．3　在简单假设下的流量方程　 16

2．4　流量方程的实际比例关系　 16

2．5　喷嘴节流　 19

2．5.1　喷嘴结构　 19

2．5.2　在喷嘴中的流动过程和流量系数　 20

2．5.3　在喷嘴中压缩流体的流量方程　 23

2．6　孔板式节流装置　 25

2．6.1　标准孔板装置结构　 25

2．6.2　孔板节流时流动过程和流量系数　 26

2．6.3　可压缩流体的孔板流量方程　 28

2．7　各种压差测量方法的比较　 28

3．　转子流量计　 31

3．1 引言　 31

3．1.1　历史发展状况　 31

3．1.2　主要性能　 32

3．1.3　应用范围　 33

3．2　基本原理　 33

3．2.1　流量与密度的关系　 33

3．2.2　浮子几何形状对测量的影响　 36

3．2.3　流量和显示的关系　 37

3．2.4　大雷诺系数时的换算　 38

3．2.5　黏度的影响　 38

3．3　仪器的实现　 40

3．3.1 玻璃测量管道的转子流量计　 40

3．3.2 小流量玻璃测量管道转子流量计（DK系列）　 41

3．3.3　塑料测量管道的转子流量计　 41

3．3.4　金属测量管道的转子流量计　 42

3．3.5 小流量金属测量管道的转子流量计（DK金属系列）　 42

3．3.6　采用导杆浮子的转子流量计（H系列）　 43

3．3.7　短程转子流量计　 45

3．4　应用实例　 46

3．4.1 轿车车身油漆准备工序的超渗滤设备　 46

3．4.2　超纯净水的计量　 47

3．4.3　高纯蒸汽设备中的二氧化碳计量　 48

3．4.4　VA 20测量水溶液流量　 48

3．4.5　石化设备中多种产品的计量　 49

3．4.6　应用PROFIBUS-PA工业现场总线技术的H250转子流量计　 50

4．　电磁流量计　 51

4．1 引言　 51

4．1.1　简史　 51

4．1.2　基本要求和性能　 53

4．1.3　应用范围　 55

4．2　基本理论　 55

4．2.1　电磁感应原理　 55

4．2.2　交变磁场的电磁流量测量　 56

4．2.3　电容传感器的电磁流量测量　 57

4．2.4　三角波磁场的电磁流量测量　 57

4．2.5　方波磁场的电磁流量测量　 58

4．3　流量计的实现　 59

4．3.1　满管道式电磁流量计的结构　 59

4．3.2　特殊的电磁流量计　 68

4．4　流量计的选择和规划　 75

4．4.1　满管式电磁流量计的选择　 75

4．4.2　结构形状选择　 77

4．5　选择变送器的安装位置（电子部分）　 79

4．5.1　重点要求　 79

4．5.2　电磁流量计的接地　 79

4．6　应用实例　 80

4．6.1　水资源利用　 80

4．6.2　饮料工业　 82

4．6.3　化工工业　 87

4．6.4　造纸工业　 91

4．6.5　其他领域应用　 93

5．　涡街流量计　 96

5．1 引言　 96

5．1.1　涡街流量计的特性　 96

5．1.2　涡街流量计的发展过程　 97

5．2　基本原理　 97

5．3　仪器的实现　 100

5．4　涡街流量计的实现　 104

5．5　应用实例　 106

6．　超声波流量计　 107

6．1 引言　 107

6．1.1　性能和特点　 108

6．1.2　应用范围　 108

6．2　超声波流量计的原理　 109

6．2.1　声学基础　 109

6．2.2　超声波多普勒测量原理　 109

6．2.3　超声波时差测量原理　 111

6．3　仪器的实现　 117

6．3.1　夹持式流量计　 117

6．3.2　串接式超声波流量计　 119

6．3.3 串接时差式气体超声波流量计　 121

6．3.4　可焊接的测量探头　 123

6．3.5 可用于计量标准标定的5波束超声波体积流量计　 124

6．4　应用实例　 125

6．4.1　液体测量　 125

6．4.2　气体测量　 129

6．4.3　传感器固定于传输管道上的流量计应用　 130

6．4.4　5波束超声波流量计的应用　 133

7．　科氏质量流量计　 137

7．1 引言　 137

7．1.1　质量流量计的发展过程　 138

7．1.2　科氏质量流量计的优缺点　 142

7．2　科氏流量计的基本原理　 143

7．2.1　科氏力的形成　 143

7．2.2　弯管流量计的原理　 145

7．2.3　单直管流量计的测量原理　 148

7．2.4　双直管流量计的测量原理　 151

7．3　流量计的实现　 152

7．3.1　双弯管质量流量计　 152

7．3.2　单弯管质量流量计　 153

7．3.3　单直管流量计　 154

7．3.4　双直管流量计　 155

7．3.5　测量变换和信号处理电路　 156

7．4　应用实例　 158

7．4.1 功能参数和可选要求　 158

7．4.2　气体测量　 159

7．4.3　液体测量　 161

8．　热式流量测量方法　 174

8．1　物理基础知识　 174

8．2　测量用传感器　 176

8．2.1　电热丝传感器　 176

8．2.2　电热膜传感器　 176

8．3　测量电路　 179

8．4 电热丝和电热膜传感器的方向灵敏度　 184

8．5　热式仪器的时间特性　 187

8．6　丝或膜状元件作为温度传感器　 192

8．7　热式流速和流量测量仪　 193

8．7.1　测量气体和液体流速的传感器结构　 193

8．7.2　空气流速测量仪　 193

8．7.3　热式流量计　 195

8．8　热式测量方法的比较　 204

9．　激光多普勒流量测量方法　 205

9．1 引言　 205

9．2　测量原理　 205

9．2.1　参考光束检测仪　 206

9．2.2　双光束测量仪　 207

9．2.3　多普勒测量信号的干涉条纹模型　 208

9．2.4　简单双光束多普勒测量系统的部件和光学配置　 209

9．3　光电传感器　 212

9．3.1　光电倍增管　 213

9．3.2　PIN二极管　 214

9．3.3　雪崩光电二极管　 214

9．3.4　光电传感器的选择依据　 215

9．4　散射粒子　 216

9．5　信号处理　 218

9．5.1　频率跟踪解调器　 219

9．5.2　计数方法（计数器信号处理器）　 220

9．5.3　频谱分析仪　 222

9．5.4　频率偏移方向识别　 223

9．5.5　衍射光栅　 223

9．5.6　布喇格单元　 224

9．6　漫射系统　 225

9．6.1 两或三分光激光多普勒测量仪　 226

9．6.2　激光多普勒测量中的光导体和光半导体　 228

9．7　激光多普勒的流量测量方法　 230

9．7.1　测量原理　 230

9．7.2　不稳定的测量　 232

9．7.3　仪器的工艺要求　 232

10．　过程级现场总线　 236

10．1　HART现场总线　 236

10．1.1　引言　 236

10．1.2　HART通信协议　 240

10．2　基金会现场总线　 252

10．2.1　引言　 252

10．2.2　层次模型　 254

10．2.3　用户应用　 264

10．3　Profibus-PA现场总线网络　 269

10．3.1　引言　 269

10．3.2　Profibus现场总线的概述　 270

10．3.3　Profibus-PA现场总线的设计方案　 272

10．3.4　Profibus-PA中的项目化设计方法　 281

10．3.5　Profibus-PA现场仪器的操作　 282

10．3.6　Profibus-PA总线的仪器行规B　 283

10．3.7　Krohne流量仪器的Profibus-PA总线技术参数　 284

11．　流量计的自监测和自诊断功能　 286

11．1 自监测和自诊断的实现　 286

11．2　自监测的概念　 287

11．2.1　维护保养　 287

11．2.2 自监测和自诊断　 288

11．3　现场仪器常见故障和错误状态　 290

11．3.1　故障源　 290

11．3.2　流量计的常见故障　 290

11．4　电磁流量计的自监测方法　 293

11．4.1　线性度监测　 294

11．4.2　流速分布曲线的对称性监测　 296

11．4.3　电极上的噪声监测　 297

11．4.4　介质的电导率监测　 298

11．4.5　磁场励磁线圈的温度监测　 299

11．5　诊断功能的结构　 300

11．5.1 引言　 300

11．5.2　概念和限制　 300

11．5.3　诊断功能的结构　 301

11．5.4　诊断功能运行过程的结构　 303

11．5.5　模块化实现的概念　 304

11．5.6　数据的一致性和动态性　 307

11．5.7　电磁流量计的自诊断方法　 308