سنسور جریان سیال (Flow Sensors)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور جریان سیال (Flow Sensors) :
سنسورهای جریان سیال برای اندازه گیری نرخ جریان (دبی) حجمی یا جرمی مایعات یا گازها در لوله ها و کانال ها استفاده می شوند. دبی حجمی (
\[ Q \]) مقدار حجم سیالی است که در واحد زمان از یک مقطع عبور می کند (واحد:
\[ m^3/s \]، لیتر بر دقیقه). دبی جرمی (
\[ \dot{m} \]) مقدار جرم عبوری در واحد زمان است (واحد:
\[ kg/s \]). اندازه گیری جریان در صنایع فرآیندی، مدیریت آب، صنعت نفت و گاز، و لوازم خانگی حیاتی است.
اصول فیزیکی متنوعی در سنسورهای جریان به کار می رود:
مکانیکی: استفاده از یک عنصر دوار (توربین، پره، روتور) که سرعت چرخش آن متناسب با سرعت جریان است. (سنسور جریان توربینی).
فشار تفاضلی (DP Flow): با قرار دادن یک مانع (روزنه - orifice، ونتوری - venturi، نازل) در مسیر جریان، اختلاف فشار ایجاد می شود که با مجذور دبی رابطه دارد:
\[ Q \propto \sqrt{\Delta P} \]. (رایج ترین روش).
اولتراسونیک: با استفاده از امواج صوتی. روش زمان عبور (Transit-time) و روش داپلر.
مغناطیسی (الکترومغناطیسی): برای مایعات رسانا. بر اساس قانون القای فارادی: با عبور مایع رسانا از میدان مغناطیسی، ولتاژی متناسب با سرعت جریان القا می شود.
ورتکس (Vortex): بر اساس پدیده گردابه های خیابان کارمان. با قرار دادن یک مانع در مسیر جریان، گردابه هایی ایجاد می شود که فرکانس آن متناسب با سرعت جریان است.
حرارتی (Thermal): با اندازه گیری انتقال حرارت از یک عنصر گرم شده به سیال. برای گازها و مایعات تمیز. دو نوع: جرم سنج حرارتی (مستقیم) و کالریمتری.
کوریولیس (Coriolis): دقیق ترین روش برای اندازه گیری مستقیم دبی جرمی. بر اساس اثر کوریولیس بر یک لوله نوسان کننده.
پیتوتی (Pitot tube): با اندازه گیری فشار کل و فشار استاتیک و استفاده از رابطه برنولی.
روتامتر (Rotameter): یک شناور در یک لوله مخروطی که ارتفاع آن متناسب با دبی است (مشاهده مستقیم).
انتخاب فلومتر به عوامل زیادی بستگی دارد: نوع سیال (مایع، گاز، بخار)، محدوده دما و فشار، دقت مورد نیاز، وجود ذرات، رسانایی، و هزینه.
\[ Q = A \cdot v \quad , \quad \dot{m} = \rho Q \]