图尔克传感器的原理及应用

    图尔克传感器是能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。图尔克传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

　　图尔克传感器的原理

　　不同物理原理的电子式或机械式流量监控有各具优势的测量方式。如根据热传导原理，介质的流速不同，则产生的热量不同。

　　在线传感器根据已知管道的横截面来确定流量--首先检测流速，然后根据流速计算流量。图尔克FTCI系列流量传感器可显示当前流量，性能稳定，但不同的介质导热系数不同，它通常仅适用于水或加入乙二醇的混合液。

　　依据克利奥利原理进行液体和气体流量检测的质量流量计价格昂贵。当介质流过弯管处时，质量流量计使其产生振荡，并测量由此产生的克利奥利力。质量流量计的优点是测量精度高，动态测量范围，低压力损失，同时适用于气体和液体。

　　超声波流量测量主要有两种方法：多普勒法，即利用介质反射声波使频率发生改变，声源和接收声波的介质相对运动时产生频差。运行时间法，即声速叠加介质流速，若超声波与水流方向一致，则运行时间短，反之运行时间就长，流速可由运行时间差运算得来。

　　另一个重要原理是涡流频率法，也称涡街原理，即流体中放置阻流体而形成卡曼涡街，在有一定流量的情况下，阻流体两侧形成规则漩涡。图尔克FCVI涡街流量计能够敏锐感知介质压力及温度的变化，因此非常适合进行过程及冷水回路的控制，尤其适合水的监测。

　　差压法基于柏努利原理--管道交叉部分狭窄，形成管口，由于管道系统中任意位置流量相同，因此形成压降，根据柏努利原理可计算出流量。

　　基于电磁感应原理进行流量监测的流量计适合检测所有电导率大于15μS/cm的可导电液体。在磁场中，运动的带电粒子产生电压，其大小与介质的平均流速成正比，FCMI电磁流量计测量精度为测量值的2[%]，流体中不存在机械可移动部件，另外，弯管处无需减小管径，因此不会产生压力损失。

　　图尔克传感器的应用

　　为保证制造业无故障检测及检测结果的可靠性，许多过程都需要液体或气体介质的流入和流出量保持一致。在自动化生产过程中，除了压力和温度，流量的测量也是非常重要的。根据对流量进行持续监控或限值监控的要求，流量传感器的输出信号可以选择为对应当前流速的模拟量或开关量。每一种应用对于流量传感器都有特殊的要求。图尔克流量传感器主要应用于制造业。

　　前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F(τ,ξ,б,D,I,ω)函数来表示。通常我们能做到控制τ,ξ,б,I,ω这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于此，通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化，图尔克传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。