ประวัติและอนาคตของการวัดอัตราการไหล

(1) ที่มาของการวัดอัตราการไหล

เคล็ปซิดราและนาฬิกาน้ำที่ใช้ในการบอกเวลาในสมัยโบราณเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยีการไหลคงที่เพื่อคำนวณเวลา เคล็ปซิดราที่เก่าแก่ที่สุดในโลกคือนาฬิกาน้ำของอียิปต์ซึ่งสร้างขึ้นเมื่อศตวรรษที่ 14 ก่อนคริสตกาล ในประเทศของเรา พระราชวังต้องห้ามมีนาฬิกาน้ำในกาน้ำทองแดงซึ่งสร้างขึ้นในสมัยราชวงศ์ฮั่นตะวันตก (206 ปีก่อนคริสตกาลถึง 8 คริสตศักราช) ในปี 3000 ก่อนคริสตกาล ผู้คนพยายามวัดการไหลของแม่น้ำไนล์โดยการวัดระดับน้ำสำหรับการเพาะปลูกทางการเกษตร ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา จึงสามารถคำนวณการกระจายของน้ำได้ ซึ่งอาจกล่าวได้ว่านี่คือที่มาของการวัดการไหล

เครื่องวัดความเร็วลมถูกประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 16 เครื่องวัดความเร็วสำหรับช่องเปิดในศตวรรษที่ 17 และท่อพิโตต์ในศตวรรษที่ 18 ซึ่งวางรากฐานสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีการวัดการไหล ในช่วงเวลาเดียวกัน สมการพื้นฐานที่สุดของกลศาสตร์ของไหล ซึ่งก็คือสมการเบอร์นูลลี ก็ได้รับการสร้างขึ้น

ท่อพิโตต์สำหรับวัดความเร็วการไหลของของเหลว

อย่างไรก็ตาม การวัดค่าการไหลต่ำ ที่แท้จริงเริ่มขึ้นในศตวรรษที่ 19 เมื่อมีการสร้างต้นแบบของเครือข่ายอุปทานน้ำและก๊าซเชิงพาณิชย์ เพื่อตอบสนองความต้องการของการค้า ผู้คนจึงออกแบบมาตรวัดก๊าซเปียก มาตรวัดก๊าซแห้ง มาตรวัดน้ำ มาตรวัดอัตราการไหลของไดอะแฟรม มาตรวัดอัตราการไหลของเวนทูรี ฯลฯ สำหรับการวัดน้ำและก๊าซ ในช่วงเวลาเดียวกัน กฎของฟาราเดย์ หมายเลขเรย์โนลด์ กฎการอนุรักษ์พลังงาน และการทดลองบนถนนวอร์เท็กซ์คาร์มันที่ดำเนินการโดยสโตรฮาลได้รับการพัฒนา วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในช่วงเวลานี้วางรากฐานสำหรับการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการวัดอัตราการไหล แต่ควรสังเกตด้วยว่ากระบวนการผลิตมาตรวัดอัตราการไหลในช่วงเวลานี้ยังค่อนข้างหยาบ ความเข้าใจในเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องยังไม่ชัดเจนเพียงพอ และระดับการวัดโดยรวมอยู่ในระดับต่ำ

(2) การพัฒนาการวัดอัตราการไหล

นับตั้งแต่ศตวรรษที่ 20 เป็นต้นมา ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ วัสดุ และเทคโนโลยีการประมวลผล การพัฒนาและการปรับปรุงมาตรวัดอัตราการไหลก็ก้าวหน้าอย่างรวดเร็วเช่นกัน

ด้วยความเจริญรุ่งเรืองของอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อุตสาหกรรมการแปรรูป และสาธารณูปโภค เช่น การประปาและก๊าซ ทำให้มาตรวัดอัตราการไหลได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ

ปริมาณและพื้นที่การใช้งานได้ขยายตัวอย่างรวดเร็ว เครื่องวัดอัตราการไหลเชิงกลหลักได้รับการพัฒนาในช่วงนี้ เช่น แผ่นรูพรุนรูปแบบต่างๆ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบโรตามิเตอร์ ฝายสามเหลี่ยมและเครื่องวัดอัตราการไหลฝายรูปแบบอื่นๆ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบร่อง ฯลฯ ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 การประยุกต์ใช้งานจริงของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าถือเป็นความก้าวหน้าที่โดดเด่นมาก ไม่เพียงแต่ใช้สำหรับการวัดอัตราการไหลในท่อกลมเท่านั้น แต่ยังถูกนำไปใช้ในอัตราการไหลที่หลากหลายตั้งแต่แม่น้ำไปจนถึงเลือด


เช่นเดียวกับเทคโนโลยีอุตสาหกรรมอื่นๆ ครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 เป็นช่วงที่เครื่องมือวัดอัตราการไหลได้รับการพัฒนาอย่างมาก ในช่วงเวลานี้ เนื่องจากการวัดอัตราการไหลถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย และเนื่องจากของเหลวที่วัดมีความซับซ้อน และเงื่อนไขและสภาพแวดล้อมในการวัดมีความหลากหลายมาก ข้อกำหนดสำหรับเครื่องวัดอัตราการไหลจึงแตกต่างกันไป ดังนั้น เพื่อให้สามารถปรับให้เข้ากับเงื่อนไขของตัวกลางที่แตกต่างกัน สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน และข้อกำหนดการใช้งานที่แตกต่างกัน จึงได้มีการคิดค้นเครื่องมือวัดอัตราการไหลต่างๆ ขึ้นมา จากสถิติที่ไม่สมบูรณ์ มีเครื่องวัดอัตราการไหลที่ใช้กันทั่วไปอยู่หลายสิบประเภท อาจกล่าวได้ว่าตราบใดที่มีการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ ผู้คนก็จะพยายามนำไปใช้กับการวัดอัตราการไหล เช่น เครื่องวัดอัตราการไหลความร้อน เครื่องวัดอัตราการไหลแม่เหล็กไฟฟ้าสมัยใหม่ เครื่องวัดอัตราการไหลอัลตราโซนิก เครื่องวัดอัตราการไหลมวล เครื่องวัดอัตราการไหลแบบ กระแสน้ำวน เครื่องวัดอัตราการไหลเจ็ต และเครื่องวัดอัตราการไหลที่เกี่ยวข้อง


ในประเทศจีน มาตรวัดอัตราการไหลของน้ำและมาตรวัดอัตราการไหลของก๊าซถูกผลิตขึ้นโดยอิสระในช่วงทศวรรษที่ 1950 และการพัฒนาและคุณภาพที่มั่นคงของผลิตภัณฑ์ก็ประสบความสำเร็จในช่วงทศวรรษที่ 1990 โดยทั่วไป ระดับการผลิตมาตรวัดอัตราการไหลของในประเทศของฉันยังคงตามหลังระดับขั้นสูงของโลกอยู่มาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านตลับลูกปืนของมาตรวัดอัตราการไหลของกังหัน วัสดุและกระบวนการของมาตรวัดอัตราการไหลของมวล และกระบวนการของมาตรวัดอัตราการไหลของอัลตราโซนิก

เมื่อเข้าสู่ศตวรรษที่ 21 เทคโนโลยีมาตรวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกหลายช่องได้มีการพัฒนาใหม่ และถูกนำไปใช้ในด้านการวัดทางอุตสาหกรรมและการตรวจยืนยันมาตรวิทยาด้วยข้อได้เปรียบที่ไม่มีใครเทียบได้

(3)อนาคตของการวัดอัตราการไหล

ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการชำระเงินทางการค้า การวัดพลังงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อมจึงได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ และการปรับปรุงคุณภาพการผลิตในภาคอุตสาหกรรม ประสิทธิภาพ และเป้าหมายการควบคุมต้นทุนได้เพิ่มข้อกำหนดสำหรับปริมาณ ความแม่นยำ และความน่าเชื่อถือของมาตรวัดอัตราการไหล การปรับปรุงทางเทคนิคหลักๆ จะเน้นในด้านต่างๆ ต่อไปนี้

(1) ระดับการผลิตมาตรวัดอัตราการไหลยังคงปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง
การปรับปรุงโครงสร้าง วัสดุ และเทคโนโลยีการประมวลผลของมาตรวัดอัตราการไหลทำให้สามารถวัดอัตราการไหลที่มีความแม่นยำสูงได้ และความน่าเชื่อถือในการใช้งานระยะยาวของมาตรวัดอัตราการไหลยังได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญในฐานะตัวบ่งชี้ที่สำคัญ ตัวอย่างเช่น การปรับปรุงวัสดุแบริ่งและกระบวนการของมาตรวัดอัตราการไหลแบบกังหันทำให้ความสามารถในการทำงานที่เสถียรในระยะยาวดีขึ้นอย่างมาก การปรับปรุงวัสดุและเทคโนโลยีการประมวลผลของมาตรวัดอัตราการไหลแบบมวลไม่เพียงแต่ลดต้นทุนการผลิตเท่านั้น แต่ยังปรับปรุงประสิทธิภาพการวัดอีกด้วย

(2) เทคโนโลยีการสอบเทียบมาตรวัดอัตราการไหลกำลังได้รับความสนใจ

ด้วยความแม่นยำในการวัดมาตรวัดอัตราการไหลที่พัฒนาขึ้น ผู้คนเริ่มตระหนักได้ว่าความแม่นยำของอุปกรณ์สอบเทียบอัตราการไหลเป็นพื้นฐานและเป็นหลักประกันสำหรับการวัดมาตรวัดอัตราการไหลที่แม่นยำ การปรับปรุงอุปกรณ์สอบเทียบได้กลายมาเป็นส่วนสำคัญของการวัดอัตราการไหล ซึ่งได้รับการยกย่องอย่างสูงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และระดับทางเทคนิคของอุปกรณ์ก็ได้รับการปรับปรุงอย่างมาก

(3) การวิจัยเกี่ยวกับผลกระทบของเงื่อนไขการติดตั้งและการใช้งาน

ประสิทธิภาพการวัดของเครื่องวัดอัตราการไหลที่สอบเทียบในห้องปฏิบัติการอาจคลาดเคลื่อนเมื่อใช้งานในภาคสนาม เนื่องจากสภาพห้องปฏิบัติการแตกต่างจากสภาพภาคสนามมาก ดังนั้น การวิจัยที่เกี่ยวข้องกับความแตกต่างของสภาพการใช้งานเครื่องวัดอัตราการไหลจึงได้รับการดำเนินการอย่างต่อเนื่อง รวมถึงอิทธิพลของส่วนท่อตรง อิทธิพลของตำแหน่งสภาพการติดตั้งสามจุด อิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงตัวกลาง อิทธิพลของการไหลของกระแสน้ำวน อิทธิพลของสภาพแวดล้อม เป็นต้น นอกจากนี้ ประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องมือสนับสนุนยังได้รับการปรับปรุงและค่อยๆ ได้รับความสนใจจากผู้คน

(4) การพัฒนาเทคโนโลยีการสอบเทียบการไหลแบบไม่จริง

ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการวัดอัตราการไหลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และการพัฒนาเทคโนโลยีการวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก ความต้องการสำหรับมาตรวัดอัตราการไหลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่จึงมีความเร่งด่วนมากขึ้นเรื่อยๆ แต่ขนาดของอุปกรณ์สอบเทียบนั้นจำกัดอยู่เพียงเท่านั้น ภายใต้พื้นหลังดังกล่าว เทคโนโลยีการสอบเทียบแบบไม่เป็นจริงของมาตรวัดอัตราการไหลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่จึงพัฒนาอย่างรวดเร็ว เทคโนโลยีนี้ประสบความสำเร็จโดยการผสมผสานพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ การทดลองจำลอง และการทดลองภาคสนาม