频率差法测量流量的原理

测量可从不同的角度进行分类，按测量的手段可分为直接测量和间接测量；按测量敏感元件（传感器）是否与被测介质接触，可分为接触式测量和非接触式测量；按测量的方式，可分为偏差法测量、零位法测量和微差法测量；按测量系统是否向被测对象施加能量，可分为主动式测量和被动式测量。

（1）直接测量

在使用仪表进行测量时，对仪表读数不需要经过任何运算，就能直接表示测量所需要的结果，这种测量方法称为直接测量。直接测量过程简单、迅速，缺点在于测量准确度往往不高。例如，使用米尺测长度，用玻璃管水位计测水位等为直接测量。

（2）间接测量

某些被测量的量值不能通过直接测量获取。在对这类被测量进行测量时，首先应对与被测量有确定函数关系的几个量进行直接测量，然后将测量结果代入函数关系式，经过计算得到所需要的结果，这种测量方法称为间接测量。对于未知待测变量y有确切函数关系的其他变量x（或n个变量）进行直接测量，然后再通过确定的函数关系式y＝f（x1，x2，…，xn），计算出待测量y。间接测量的缺点在于测量过程比较烦琐，所需的时间比较长，且由于需要测量的量较多，引起误差的因素也较多。通过测量导线电阻、长度及直径求电阻率即为间接测量的典型例子。

（3）接触式测量

在测量过程中，检测仪表的敏感元件或传感器与被测介质直接接触，感受被测介质的作用，这种测量方法称为接触式测量。典型例子为使用热电偶测量物体温度。接触式测量比较直观、可靠，但传感器会对被测介质引起干扰，造成测量误差，且当被测介质具有腐蚀性等特殊性质时，对传感器的性能会有特殊要求。

（4）非接触式测量

在测量过程中，检测仪表的敏感元件或传感器不直接与被测介质接触，而是采用间接方式来感受被测量的作用，这种测量方法称为非接触式测量。典型例子为使用红外测温仪测量物体的温度。非接触式测量在测量时不干扰被测介质，适于对运动对象、腐蚀性介质及在危险场合下的参数测量。

（5）偏差法测量

以检测仪表指针相对于刻度起始线（零线）的偏移量（即偏差）的大小来确定被测量值的大小。

在应用这种测量方法时，标准量具没有安装在检测仪表的内部，但是事先已经用标准量具对检测仪表的刻度进行了校准。输入被测量以后，按照检测仪表在刻度标尺上的示值来确定被测量值的大小。偏差法测量过程简单、迅速，但是当偏移量较大时，测量误差也会增大。如图1．1所示的使用压力表测量压力就是这类偏差法测量的例子。

由于被测介质压力的作用，使弹簧变形，产生一个弹性反作用力。被测介质压力越高，弹簧反作用力越大，弹簧变形位移越大。当被测介质压力产生的作用力与弹簧变形产生的反作用力相平衡时，活塞达到平衡，这时指针位移在标尺上对应的刻度值，就表示被测介质的压力值。

（6）零位法测量

被测量和已知标准量都作用在测量装置的平衡机构上，根据指零机构示值为零来确定测量装置达到平衡，此时被测量的量值就等于已知标准量的量值。在测量过程中，用指零仪表的零位指示来检测测量装置的平衡状态。在应用这种测量方法时，标准量具一般安装在检测装置内部，以便于调整。零位法测量精度较高，但在测量过程中需要调整标准量以达到平衡，耗时较多。零位法在工程参数测量和实验室测量中应用很普遍，如天平称重、电位差计和平衡电桥测毫伏信号或电阻值、零位式活塞压力计测压等。

图1．1 压力表测量原理

图1．2 电位差计测量原理

如图1．2所示为电位差计的简化等效电路。图中Et为被测电势，滑线电位器W与稳压电源E组成一闭合回路，因此流过W的电流I是恒定的，这样就可以将W的标尺刻成电压数值。测量时，调整W的触点C的位置，使检流计G的指针指向零位（即UCB＝Et），此时C所指向的位置即为被测电压Et的大小。

图1．3 不平衡电桥测电阻原理

（7）微差法测量

微差法测量是偏差法测量和零位法测量的组合，用已知标准量的作用去抵消被测量的大部分作用，再用偏差法来测量被测量与已知标准量的差值。微差法测量综合了偏差法测量和零位法测量的优点，由于被测量与已知的标准量之间的差值是比较微小的，因此微差法测量的测量精度高，反应也比较快，比较适合于在线控制参数的检测。

如图1．3所示的用不平衡电桥测量电阻就是用微差法测

量的例子。图中，Rx为待测电阻，R2＝R3＝R4＝R为平衡电阻，则当Rx与R很接近时，有Rx＝R＋4UoR／U。

（8）主动式测量

测量过程中，需从外部辅助能源向被测对象施加能量，这种测量方法称为主动式测量。主动式测量相当于用被测量对一个能量系统的参数进行调制，故又称为调制式测量。主动式测量不破坏被测对象的物理状态，往往可以取得较强的信号，但测量装置的结构一般比较复杂。

（9）被动式测量

测量过程中，无须从外部向被测对象施加能量，这种测量方法称为被动式测量。被动式测量所需能量由被测对象提供，被测对象的部分能量转换为测量信号，故又称为转换式测量。被动式测量的测量装置一般比较简单，但对被测对象的物理状态有一定的影响，所取得的信号较弱。