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遲滯現(xiàn)象對(duì)各類質(zhì)量流量計(jì)的影響
遲滯現(xiàn)象對(duì)各類質(zhì)量流量計(jì)的影響
響應(yīng)速度是質(zhì)量流量計(jì)的一項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo),那么,響應(yīng)速度對(duì)流量測(cè)量或控制精度究竟有什么影響呢?下文我們就來(lái)探討下一般質(zhì)量流量計(jì)的遲滯現(xiàn)象。
遲滯現(xiàn)象將使得一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)對(duì)*相同的輸入值作出不同的響應(yīng),從而導(dǎo)致流量測(cè)量精度偏差。什么是遲滯現(xiàn)象呢?簡(jiǎn)單來(lái)講,遲滯現(xiàn)象就是某一系統(tǒng)經(jīng)過(guò)某一輸入路徑之運(yùn)作后,即使換回zui初的狀態(tài)時(shí)同樣的輸入值,狀態(tài)也不能回到其初始。舉個(gè)例子,通常我們?cè)谑覝叵鲁缘那煽肆κ菞l形、塊狀或球形的。Yummy Yummy…!有時(shí)候自己動(dòng)手做個(gè)蛋糕或烤個(gè)曲奇餅也會(huì)用到巧克力,這時(shí)需要將巧克力棒加熱熔化成巧克力醬。您有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)即便冷卻后回到室溫狀態(tài)下,化了的巧克力再也恢復(fù)不到原來(lái)的形狀了。一塊正常的巧克力和被加熱冷卻過(guò)后的巧克力,在同樣的輸入路徑(即溫度)下處于兩種不同的形態(tài)(固態(tài)和液態(tài)),這就是遲滯現(xiàn)象。遲滯現(xiàn)象將阻礙事物獲得可重復(fù)的結(jié)果。
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)中的遲滯現(xiàn)象
了解了什么是遲滯現(xiàn)象,接著我們就來(lái)探索下不同測(cè)量原理的質(zhì)量流量計(jì)呈現(xiàn)出來(lái)的遲滯現(xiàn)象有何不同??评飱W利質(zhì)量流量計(jì)通過(guò)振動(dòng)U形管來(lái)測(cè)量流體的流量。增大流量將增加系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的質(zhì)量并產(chǎn)生與被測(cè)介質(zhì)的密度與質(zhì)量直接相關(guān)的二級(jí)振動(dòng),即稱為科里奧利效應(yīng)力。就像流量迅速增大時(shí)通過(guò)系統(tǒng)的介質(zhì)的質(zhì)量將增大,從而二級(jí)振動(dòng)增強(qiáng),反之亦然,流量減小時(shí)二級(jí)振動(dòng)減弱。然而,當(dāng)流量從一個(gè)點(diǎn)急劇下降至一個(gè)相對(duì)低很多的點(diǎn)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)遲滯現(xiàn)象,因?yàn)槎?jí)振動(dòng)需要一定的時(shí)間恢復(fù)歸位才能對(duì)新的、較低的流量值作出振動(dòng)響應(yīng)。
其實(shí),在您家中墻上掛鐘的鐘擺上就可以“看見(jiàn)”科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的遲滯現(xiàn)象。不妨試一下從垂直方向輕敲一下鐘擺,此時(shí),即已在鐘擺的擺動(dòng)上引入了二級(jí)振動(dòng),盡管只是被碰了一下,但鐘擺上的外力影響卻要過(guò)一會(huì)兒才能被*消除。倘若在鐘擺停止擺動(dòng)前再輕敲一下,那么又再一次引入了外力振動(dòng),這一次外力產(chǎn)生的振動(dòng)效應(yīng)與前面一次也多少會(huì)有不同。
熱式質(zhì)量流量計(jì)中的遲滯現(xiàn)象
熱式質(zhì)量流量計(jì)是根據(jù)流體的熱力性能采用間接測(cè)量的方式測(cè)量質(zhì)量流量。與直接檢測(cè)流經(jīng)管道的被測(cè)流體的分子數(shù)不同,熱式原理檢測(cè)的是經(jīng)過(guò)的流體所帶走的熱量,即熱分散原理。熱式質(zhì)量流量計(jì)有好幾種類型,比較典型的測(cè)量方法是將一小部分氣體分離出來(lái)從一加熱的毛細(xì)管內(nèi)通過(guò),毛細(xì)管內(nèi)有多個(gè)溫度傳感器,當(dāng)流量增大時(shí),氣體分子通過(guò)毛細(xì)管道被加熱后并將熱量一路帶至管道末端,直到溫度恢復(fù)至被加熱前。大流量攜帶至毛細(xì)管后端的熱量較多,小流量則攜帶的熱量較少。攜帶走多少熱量還取決于氣體分子的熱力性能、壓力以及未被加熱前的溫度。若被測(cè)介質(zhì)從一較高流量突然降至低流量,那么大流量通過(guò)毛細(xì)管時(shí)攜帶的熱量則需要一定時(shí)間才能復(fù)原。為了能夠測(cè)量低流量,熱式質(zhì)量流量計(jì)中使用的毛細(xì)管導(dǎo)熱性能都*,在流量下降時(shí)也較能維持住升高的溫度。一些熱式質(zhì)量流量計(jì)廠家采用平均法或預(yù)測(cè)算法來(lái)解決遲滯現(xiàn)象,也不失為一個(gè)不錯(cuò)的方法,前提是您需要的只是一個(gè)估算的質(zhì)量流量值。
廚房里的燃?xì)庠钇鋵?shí)就可以演示熱式質(zhì)量流量計(jì)中的遲滯現(xiàn)象。試一下在點(diǎn)火前用手指輕觸下燃燒嘴后拿開(kāi),隨后點(diǎn)火并開(kāi)到zui大火焰,一秒鐘后關(guān)火,這時(shí)再用手指輕觸下燃燒嘴,是不是感覺(jué)比之前熱?該熱量就是在留在燃?xì)庠钌系氖S酂崃?。若再次點(diǎn)燃并將火開(kāi)到zui大持續(xù)一秒鐘后關(guān)掉,燃燒嘴摸上去就更燙了。如果此時(shí)您準(zhǔn)備點(diǎn)燃燃?xì)庠钆腼兺聿停敲雌鋵?shí)灶頭已經(jīng)被預(yù)熱,升溫會(huì)很快,但關(guān)火后的熱量消散則會(huì)比較久一點(diǎn),這就是遲滯現(xiàn)象。
差壓式質(zhì)量流量計(jì)中的遲滯現(xiàn)象
差壓式流量計(jì)通過(guò)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的壓力差來(lái)計(jì)算流量。差壓式流量計(jì)有很多種,皆是通過(guò)伯努利定律來(lái)測(cè)量流量,即流體流動(dòng)過(guò)程中的壓力衰減。實(shí)際上,正是初始的壓力差驅(qū)動(dòng)了流體的流動(dòng),也因?yàn)槿绱耍@種類型的流量測(cè)量方法還原性。差壓式質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量的就是形成氣體流動(dòng)的壓力差。差壓式質(zhì)量流量計(jì)也不直接測(cè)量氣體分子,而是通過(guò)非理想氣體狀態(tài)方程將測(cè)得的壓力差計(jì)算至質(zhì)量流量。
質(zhì)量流量計(jì)中的壓力傳感器采用的膜片可兩邊受力變形,即在所有流量測(cè)量技術(shù)中有著zui微小的偏差。倘若一臺(tái)熱式質(zhì)量流量計(jì)工作時(shí)突然流量大小突然發(fā)生變化,那么被加熱的毛細(xì)管即在還未恢復(fù)至初始溫度的情況下就接受新的指令。在一臺(tái)未消除原先振動(dòng)的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)上氣體流量大小發(fā)生變化也是同樣的道理。以上種種均會(huì)產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象。相比較而言,壓力傳感器的膜片在發(fā)生物理形變后的可迅速?gòu)椈?,因此氣體流量大小發(fā)生變化而產(chǎn)生的遲滯現(xiàn)象微乎其微,但壓差的變化還是會(huì)使傳感器膜片前后振動(dòng),這就是為什么您看到在一些壓差式質(zhì)量流量計(jì)產(chǎn)品手冊(cè)上標(biāo)注的測(cè)量響應(yīng)速度為5毫秒。
不知道大家有沒(méi)有玩過(guò)非洲鼓?膜片型壓力傳感器的遲滯現(xiàn)象其實(shí)有點(diǎn)類似打鼓。重?fù)粢幌鹿拿?即可看成壓力較大時(shí))將使鼓面振動(dòng)并彎曲變形,振動(dòng)在空氣中傳播即形成聲音。張緊的鼓面可迅速恢復(fù)至變形前,這個(gè)過(guò)程其實(shí)也是需要一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間的,也就是遲滯現(xiàn)象。鼓面的張緊程度決定了遲滯現(xiàn)象的強(qiáng)弱。松弛的鼓面恢復(fù)速度較慢,花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間才能停止振動(dòng),而張緊的鼓面則恢復(fù)較快。
由此我們可以知道快速的測(cè)量響應(yīng)速度和微乎其微的遲滯現(xiàn)象是高精度流量測(cè)量的關(guān)鍵。微小的遲滯現(xiàn)象可確保您正在進(jìn)行的氣體流量測(cè)量過(guò)程不受先前測(cè)量的影響,甚至不受10毫秒前進(jìn)行的測(cè)量的影響。這就是為什么差壓式質(zhì)量流量計(jì)非常擅于測(cè)量瞬變現(xiàn)象,比如測(cè)量油井或氣井現(xiàn)場(chǎng)一些氣壓傳動(dòng)裝置的瞬間峰值流量或探空中的姿態(tài)調(diào)節(jié)噴嘴。
更新更新時(shí)間:2017-10-28
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