Этот перепад давления измеряется в большинстве случаев посредством датчиков перепада давления (дифманометров) прямого или уравновешивающего преобразования

Достоинства расходомеров на основе метода переменного перепада:

– отсутствие движущих частей;

– простота серийного изготовления;

– поверка методом расчета (безпроливочный метод);

– низкая стоимость.

Недостатками такого расходомера являются:

– требования к длине прямоугольных участков до и после сужающего устройства (СУ);

– сравнительно большая погрешность измерения;

– большие погрешности при измерении пульсирующих потоков.

Для получения линейной выходной характеристики расходомера перепад давления удобно измерять при помощи дифманометра с ферродинамическим обратным преобразователем, уравновешивающая сила которого пропорциональна квадрату силы тока в его обмотках [12]. Более точными являются расходомеры, в которых разность давления

D р создаваемая сужающим устройством уравновешивается давлением, создаваемым компрессором (рис. 4).

Рис. 4. Структурная схема расходомера, основанного на методе переменного перепада: 1 – компрессор; 2 – двигатель; 3 – тахометр; 4 – счетчик.

Поскольку давление, развиваемое компрессором 1 пропорционально квадрату угловой скорости w вращения его ротора, то частота вращения двигателя 2, измеряемая тахометром 3, пропорциональна массовому расходу, а общее число оборотов ротора, определяемое счетчиком 4, указывает на количество вещества, прошедшего через трубопровод.

Метод переменного перепада давлений является одним из наиболее распространенных методов измерения расхода как жидких, так и газообразных веществ, находящихся при давлениях до 100 МПа и температурах до нескольких сотен градусов. Метод позволяет независимо тарировать сужающее устройство и датчик дифференциального перепада давления.

Рис. 5. Конструктивная схема пневмотахографа ПТ-1(ПТ-2):

1– приемная трубка; 2 – сужающее устройство; 3-7, 10 – пневмоканалы и их вспомогательные элементы; 9 – корпус пневмотахометра; 11 – мембрана; 12 – поводок; 13 – тяга; 14 – ось; 15 – сектор; 16 – трибка; 17 – стрелка указателя.

К ограничениям этого метода можно отнести сравнительно низкую точность (1-2%), обусловленную демпфирующим действием сужающего устройства, нелинейной зависимостью между расходом и перепадом , неравномерным распределением давления, износом сужающего устройства, изменением плотности при градуировке по объемному расходу G_V. Последняя причина особенно существенна при измерении расхода G_V газообразных веществ.

В настоящее время в отечественной технике и медицине, в большинстве случаев, применяются измерители и преобразователи расхода, основанные на методе переменного перепада. При этом в качестве приемника расхода (расходомерной трубки) применяется трубки Флейша (рис. 2) или трубки Лилля, отличающиеся линейной зависимостью перепада давления от измеряемого расхода. Кроме того, применяются сужающие устройства, выполненные в виде сопел и трубок Вентури, реализованные на основе эффекта дросселирования, или трубки Пито, реализованные на основе эффекта торможения.

Отличительной особенностью этих устройств является нелинейность функции преобразования. Информативным параметром в измерительных устройствах, реализующих этот метод является перепад давления на сужающем устройстве или динамический напор, поступающий от трубки Пито.

Один из вариантов измерителей расхода, применяемых в медицинских (пневмотахографы) показан на рис.5. Устройство работает следующим образом. При прохождении воздушного потока, создаваемого системой дыхания человека, через сужающее устройство возникает перепад давлений, который через пневматические каналы 3 – 7, 10 передается на упругий чувствительный элемент 11. Линейное перемещение жесткого центра мембраны 11 преобразуется посредством измерительного механизма в угловое положение стрелки 17, относительно которой происходит считывание значений объемного расхода. Основным недостатком этого устройства являются ограниченные динамические характеристики и отсутствие выходного электрического сигнала. Поэтому, в настоящее время, более известно применение пневмотахометров, в которых информативный перепад давлений преобразуется в электрический сигнал с помощью тензорезистивных, емкостных, индуктивных, оптоэлектронных (в т.ч. и волоконно-оптических) преобразователей.

Широкое распространение в последние 12 – 15 лет получили гидродинамические частотные методы измерения объемного расхода, основанные на возникновении вихрей (газо- или гидродинамических колебаний) и потоке вещества.