流量開(kāi)關(guān)/流量傳感器詳細(xì)介紹

什么是流量開(kāi)關(guān)/流量傳感器

流量開(kāi)關(guān)，顧名思義用來(lái)檢測(cè)空氣、水等流體的。基本原理類(lèi)似壓力開(kāi)關(guān)：某個(gè)被監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)設(shè)值就發(fā)生通或者斷的變化。而此次，這個(gè)值從壓力變成了流量。

流量開(kāi)關(guān)/流量傳感器如何工作

這是較為常見(jiàn)的氣體用流量開(kāi)關(guān)原理，傳感器開(kāi)關(guān)內(nèi)部設(shè)有熱敏電阻和溫度傳感器。SMC產(chǎn)品中，較為典型為PF2A系列流量開(kāi)關(guān)。

原理說(shuō)明：流體進(jìn)入管路后，降低了管路內(nèi)的溫度，（流速檢知元件）熱敏電阻感知后電阻值也隨之增大了。其增大率與流體的流速有呈一定比例。通過(guò)測(cè)定電阻值便可檢測(cè)出流體的流速，而后經(jīng)過(guò)計(jì)算，就可得出流量。

PS :此流量開(kāi)關(guān)的指示流量以轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)狀態(tài)下（0℃和101.3kPa）的體積流量（L/min）

此外，由于流體帶走了熱敏電阻的熱量，所以為了補(bǔ)償流體溫度及環(huán)境溫度，傳感器內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器，在使用溫度范圍內(nèi)，可以穩(wěn)定地測(cè)量。

此類(lèi)原理的流量開(kāi)關(guān)主要應(yīng)對(duì)微小流量的氣體。最大的不同點(diǎn)是使用了MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）芯片，還是SMC自行研發(fā)。SMC產(chǎn)品中，較為典型為PFM系列流量開(kāi)關(guān)。

原理說(shuō)明：該芯片由：膜加熱器(Rh)，上流/下流側(cè)傳感器(Ru/Rd)，作為氣體測(cè)溫用的環(huán)境溫度傳感器(Ra)共同構(gòu)成。

在芯片中央熱源上有一個(gè)懸浮的熱氣團(tuán)，兩邊的溫度分布均勻，也有相同的電阻值。當(dāng)有氣體流入，氣團(tuán)的溫度分布平衡被破壞，兩邊的電阻值有了差異。該差與流動(dòng)氣體流速成比例，通過(guò)測(cè)定其電阻值，進(jìn)行演算處理，可以得出氣體的流動(dòng)方向和流速。

類(lèi)似于熱電阻傳感器原理，Ra作為氣體的溫度或環(huán)境溫度的補(bǔ)償使用。

該原理的流量開(kāi)關(guān)，抗異物能力強(qiáng)，設(shè)定流量范圍小，用于一般工業(yè)機(jī)械的冷卻水裝置。SMC產(chǎn)品中，較為典型為IFW5系列流量開(kāi)關(guān)。

原理說(shuō)明：水在流動(dòng)時(shí)，閥體節(jié)流孔前后產(chǎn)生壓差，使得流量壓力開(kāi)關(guān)的上下膜片感知，引起閥桿的上下移動(dòng)，從而起到調(diào)節(jié)作用。

該原理來(lái)自于卡門(mén)渦街現(xiàn)象，它在1912年，由美國(guó)物理學(xué)家卡門(mén)最先研究。SMC產(chǎn)品中，較為典型為PF3W系列流量開(kāi)關(guān)。

原理說(shuō)明：在流場(chǎng)中放一個(gè)細(xì)長(zhǎng)體，在一定雷諾數(shù)Re范圍內(nèi)，在細(xì)長(zhǎng)體的下游會(huì)產(chǎn)生一堆交替出現(xiàn)的漩渦。此漩渦的頻率與流體速度成比例，通過(guò)測(cè)量漩渦的頻率可以測(cè)量出流體的流量。

PS：流體雷諾數(shù)是流體力學(xué)中的概念， 指流體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其慣性力與粘滯力的比值。

設(shè)計(jì)靈感來(lái)自于法拉第電磁感應(yīng)定律，用于減少流路壓損而設(shè)計(jì)的水用流量開(kāi)關(guān)。SMC產(chǎn)品中，較為典型為L(zhǎng)FE系列流量開(kāi)關(guān)。

原理說(shuō)明：根據(jù)電磁感應(yīng)定律：磁場(chǎng)中導(dǎo)電體橫向切割磁力線(xiàn)，則產(chǎn)生與其速度相關(guān)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由于，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(E)與流速(V)和磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)的乘積成正比。通過(guò)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(E)的換算，可獲得體積流量。

怎樣選擇流量開(kāi)關(guān)/流量傳感器

1.適用流體，首先，肯定要分清楚，我們對(duì)哪類(lèi)流體做監(jiān)測(cè)。流量開(kāi)關(guān)可以根據(jù)對(duì)應(yīng)的流體，分為如下三種，具體對(duì)應(yīng)哪些氣體和液體，詳加下圖。

2.適用流量范圍，說(shuō)完定性，再說(shuō)定量。也就是流量的適用范圍。樣本都會(huì)標(biāo)明產(chǎn)品的流量范圍。在這里必須說(shuō)明，這里所指的流量，是瞬時(shí)流量——指流體在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道橫截面積的流體數(shù)量。SMC的產(chǎn)品，流量從小到大，可廣泛應(yīng)用多種領(lǐng)域。

根據(jù)不同的使用場(chǎng)合，選擇合適的產(chǎn)品：大流量適用于空氣等流體的總管路流量監(jiān)控、管理上。小流量則使用在對(duì)于單個(gè)支路流體的精確控制。此外，當(dāng)我們需要把對(duì)流量進(jìn)行總體把控，除了需要知道（瞬時(shí)）流量，我們也需要了解累計(jì)流量——現(xiàn)場(chǎng)液體、氣體等通過(guò)某一管道的瞬時(shí)流量在一定時(shí)間內(nèi)的累積值。

3.流體重復(fù)精度，以PF3A7□H系列為例，重復(fù)精度對(duì)應(yīng)的數(shù)值顯示為：“±1%F.S."所謂F.S. 是指滿(mǎn)量程， 也即為“full span"的簡(jiǎn)寫(xiě)。對(duì)于PF2A系列而言，就是精度是滿(mǎn)量程的±1%。同一產(chǎn)品根據(jù)使用的流體不同、輸出方式不同、安裝方式不同，也會(huì)有不同的精度。大家在選擇的時(shí)候，要注意仔細(xì)查看樣本，了解具體參數(shù)再做選擇。

4.其他參考值 此外，還要考量輸出方式（開(kāi)關(guān)量or模擬輸出量），以及安裝方式（分體式還是一體式）來(lái)綜合選擇需要的傳感器型號(hào)。這些原則和壓力傳感器基本都是一致的。

流量開(kāi)關(guān)/流量傳感器的應(yīng)用場(chǎng)合

流量傳感器的使用初衷，與壓力傳感器略有差異，除了對(duì)于流路流體的精準(zhǔn)測(cè)量外，還有對(duì)整體流路的監(jiān)控，通過(guò)可視化技術(shù)，對(duì)用氣設(shè)備系統(tǒng)的能耗全過(guò)程分析，通過(guò)各類(lèi)優(yōu)化及規(guī)范手段，提高能源利用效率，降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。

1.氣路監(jiān)控，利用流量開(kāi)關(guān)PF3A7□H系列，通過(guò)對(duì)主管路及各個(gè)裝置的支管路進(jìn)行流量管理，掌握每臺(tái)裝置流過(guò)的流量狀況。便可分析如何減少流量，采取必要的改善對(duì)策，達(dá)到節(jié)氣的目的。

2.水路監(jiān)控，常使用在焊槍?zhuān)附訖C(jī)器人、以及溫控器的冷卻水控制。以焊機(jī)為例，用流量開(kāi)關(guān)LFE系列測(cè)定冷卻水（即水溶性冷卻液）的流量。不焊接時(shí)切斷該閥停止冷卻水供應(yīng)，則可大大節(jié)省冷卻水。

3.微小工件的吸著確認(rèn)，

使用對(duì)像是半導(dǎo)體行業(yè)的晶片,只有1mm-5mm的微小工件，由于吸著前后的正空壓力差很小，用真空壓力傳感器，這樣的壓力差很難判定是否吸著工件。而用PFMV系列流量開(kāi)關(guān)，由于流量差異大，易判斷工件是否被吸著。