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选择质量流量计时你考虑滞后现象吗

点击次数:231发布时间:2020-05-06

Alicat的质量流量计和质量流量控制器以其速度和精度著称,但是我们的速度对您的精度有多重要呢?

在这篇文章中,我们研究了滞后现象及其对常见类型的质量流量计的影响。

1、流量测量的滞后效应

滞后会导致设备对重复相同输入的响应不同,从而降低测量精度。

滞后是什么?简而言之,滞后是一个系统根据其过去的输入历史对同一输入做出不同反应的趋势。

例如,我们大多数人都在室温下吃过巧克力。但是任何在烹饪中使用过巧克力的人都知道,一旦巧克力被加热并融化,当它冷却到室温时,仍然可以保持液态。根据巧克力的加热或冷却过程,相同的输入温度产生不同的结果(固体vs液体)。

这就是滞后效应,它会对获得可重复的结果造成很大的阻碍。

拉伸橡皮筋的滞后现象。加载和卸载的间隙是橡胶由于摩擦而不返回其原始形状的趋势。

 

2、科里奥利质量流量计的滞后现象

既然我们已经定义了滞后,让我们看看不同的质量流量测量技术如何表现滞后。

科里奥利质量流量计的工作原理是通过振动弯曲的管道,气体通过管道流动。

增加流量会增加系统的质量,并导致与流经油管的流体密度和质量直接相关的二阶振荡,这称为科里奥利效应。

正如通过更快的流速增加质量增加这些振荡一样,减少流量会减少振荡。

然而,从一个流量迅速移动到一个低得多的流量会导致滞后,因为二阶振荡需要时间来减弱,直到符合新的低质量流量水平。

3、热式质量流量计中的滞后现象

热式质量流量计根据气流的热特性提供质量流量的间接测量。它们不是探测经过的单个物质分子,而是探测热量对经过物质的影响,这一原理称为热弥散。

有几种类型的热量表,但通常一小部分气体流量是通过一个装有多个温度传感器的加热毛细管来分流的。

随着流速的增加,气体分子被管子加热,然后把热量带到管子的更深处,直到它们的温度恢复到以前不加热的状态。较高的流速使热羽流进一步沿管道向下移动,而较低的流速仅使热羽流轻微移动。

在加热之前,气体分子的热性质、浓度(压力)和环境温度也决定了热量通过管道的程度。当流速下降时,将热羽流进一步向下移动的高流速将需要一定的沉降时间。

这是因为检测低流速所必需的微小毛细管的高热导率,也使其在流速下降后很好地保持了升高的温度。

一些热式质量流量计采用平均或预测算法来克服这种滞后现象,这是一个很好的解决方案,如果你只需要估计流量。

 

热式质量流量计的工作原理

 

4、压力式质量流量计的滞后现象

基于压力的质量流量计有很多种,但它们都在某种程度上是根据伯努利原理来测量流量的,伯努利原理是运动流体中的压力降低。

事实上,首先是压差引起流动,所以这种流量测量接近源头。基于压差的质量流量计只是简单地测量产生流量的压差。

与热式质量流量计一样,基于压力的质量流量计也不直接测量气体的单个分子;质量流量测量是使用非理想气体定律,根据记录的压差计算出来的。

Alicat压差传感器采用的是根据流动方向在一个方向或另一个方向偏转的膜。这一特性标志着流量测量技术之间的一个关键区别。

如果你在热式质量流量计中快速反向流动,你可能会陷入毛细管的下游和上游都被加热到一定程度的情况。

同样,科里奥利质量流量计中的反向不会抵消先前的振荡,而是为它们添加了一个新的方向。这两种情况都有滞后现象。

相反,膜不能同时向前和向后偏转,因此切换流量方向时没有滞后现象。然而,随着压差的变化,膜可以前后振荡,这就是Alicat5毫秒响应速度的原因。

你可以通过敲击鼓来观察膜式压力传感器的有限滞后。更猛烈的撞击(更大的压力)使鼓膜进一步偏转,使更大质量的空气压缩到第二层膜上,从而产生你听到的声音。

绷紧的膜很快恢复到未经选择的状态,但它确实需要很短的时间来恢复,这就是它的滞后性。

膜的紧密性决定了这种滞后的程度。松散的膜反应更慢,需要更长时间才能停止振动。适当收紧的膜迅速潮湿;以鼓为例,在一次击打的滞后效应消失之前,第二次击打是不可能的。

同样,Alicat的快速测量速度和最小的滞后直接导致了每次质量流量测量的精度提高。

低滞后意味着你可以确信你的当前测量不是人为地建立在你的最后一个残余效应上,即使那一个仅仅是10毫秒前。

这种质量也使得Alicat非常擅长测量瞬态现象,比如油气井气动执行器的短暂爆炸,探空火箭的姿态调整喷嘴。

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