流量センサ

流量センサーは流体の流量を測定するための電気機械式装置です。流体は空気、気体、液体、またはエネルギーのどれかがあります。これらは、ユーティリティの監視(ガスおよび水道メーター)、HVACシステム、燃料および潤滑油の流れ、冷却システム、プリンタートナーの監視、化学物質の流れ監視、灌漑制御など、バルク流体移動分析が必要な用途で使用されています。フローセンサーが採用する技術には、機械式、圧力、光学式、コリオリ力、超音波流量、電磁気、レーザードップラー速度計が含まれます。

機械式流量センサーは、流体の流れの中で単調関数的に流体速度に比例して回転するタービンのバリエーションを使用します。例としては、インペラー、ペルトンバケット、そしてナッタリングディスクがあります。機械式流量計は、回転タービンに流れを導くための統合導管を持つことができます。

圧力ベースの流量計はベルヌーイのもとで動作します。この原理は、流れを部分的に遮断したりベンチュリ効果を引き起こす障壁の両側の圧力差を測定するためのものです。その例として、車両で空気の流れを検出するために使われるベーン/フラップメーターがあります。圧力差は、バネで覆われたベーンを動かし、空気の流速を検出します。

光ガス流量計はレーザービームを用いて、ガス中に自然に存在する微細な粒子の速度を感知します。これらは危険なガスの流れを測定するための本質的に安全な方法を提供します。光流量計は、フレアおよびベントガスの監視、CO²排出試験、バイオガス測定などの用途で使用されています。

コリオリ流量計(質量流量計または慣性流量計とも呼ばれる)は、質量(体積ではなく)速度を測定します。彼らはコリオリ効果を利用し、移動する物体が回転する基準系を通過するときに起こる現象です。流体は直線的に流れ、フレームに遠心力を生み出します。流体の流れの場合、これがトルクを生み出し、回転する装置内で共振振動を引き起こします。このたわみは測定でき、質量流と関連付けることができます。流体密度を知ることで流体速度を計算できます。

ドップラーおよびトランジットタイム超音波流量計は、パイプや容器を通って動作可能な非侵襲的な流量測定方法です。トランジットタイムメーターは超音波パルスを用いて流体の流れの方向や逆方向を測定します。受信パルス間の時間差を用いて流体速度を決定します。ドップラー型メーターは、反射された超音波波のドップラーシフトを解析することで、浮遊粒子や気泡の動きを検出します。これらは血流モニタリングを含むさまざまなシステムでの非侵襲的測定に優れています。レーザードップラー速度計も同様の動作ですが、レーザービームで動作します。

電磁(Mag)メーターは、磁場のフラックスを通る流体の動きを直接測定できます。接触型と非接触型の両方があります。接触タイプは導電性流体と絶縁管を必要とします。非接触流量計は、磁場中の液体が金属と相互作用することで生じるローレンツ力を利用します。ホール効果センサーはベーンやフラッパーに取り付けられ、位置を感知し流体流量を計算するために使用できます。