Que sont les capteurs de débit de liquide?
Les capteurs de débit de liquide, parfois également appelés débitmètres massiques, sont des dispositifs conçus pour mesurer le débit d'un liquide qui passe à un point prédéterminé dans un tuyau ou un autre moyen de transmission. Les capteurs de débit sont dotés de nombreuses fonctionnalités différentes selon l'application. Certains sont capables de mesurer des débits extrêmement faibles de 40 microlitres par minute, soit environ la taille d’une goutte d’eau de pluie.
Des dizaines de méthodes différentes sont utilisées pour déterminer le fonctionnement des capteurs de débit de liquide dans les débitmètres. Les débitmètres à pression différentielle placent une obstruction dans un tuyau et la chute de pression créée par le liquide qui l'entoure est appliquée à l'équation de Bernoulli pour la conservation de l'énergie dans la dynamique des fluides afin de calculer le débit. Un capteur de débit d'eau à plaque à orifice utilise également une plaque d'obstruction dans le tuyau et compare la pression de montée du liquide à sa pression en aval, où le fluide est étranglé par la plaque. Les capteurs de débit de liquide à plaque à orifice sont meilleur marché que les compteurs de pression différentiels et peuvent être utilisés pour mesurer une grande variété de types de flux de fluide.
Les capteurs de débit de liquide à tube de Venturi sont utilisés lorsque les pertes de charge sont plus faibles et plus difficiles à mesurer pour les capteurs à plaque à orifice. Ils fonctionnent par une réduction réelle du diamètre du tuyau et calculent le débit différentiel en fonction de cela. Les buses d'écoulement sont une autre conception liée aux capteurs à tube de Venturi, qui sont plus couramment utilisées pour mesurer le débit de gaz ou autre flux d'air dans un tuyau.
Les rotamètres et les débitmètres mesurent directement le passage d'un fluide, sous une forme ou une autre. Avec un rotamètre, un flotteur dans le tube augmente en fonction de la pression ascendante et de la flottabilité par rapport à l’attraction gravitationnelle vers le bas, et la hauteur du flotteur est utilisée pour calculer le débit. Un débitmètre de vitesse mesure la vitesse d'écoulement du fluide en plusieurs points de la conduite et calcule une moyenne globale.
Il existe plusieurs autres types courants de capteurs de débit de liquide. Les débitmètres calorimétriques utilisent deux capteurs de température très rapprochés en contact avec le fluide, mais isolés les uns des autres. Un capteur est chauffé et la chute de température sur l'autre capteur peut être utilisée pour déterminer la vitesse à laquelle le liquide s'écoule.
Les capteurs de débit de liquide mécaniques, tels que les débitmètres à turbine et à vortex, sont également courants. Les turbines mesurent le débit en fonction des aubes en rotation sur l'unité, et les modèles à vortex créent des tourbillons à basse pression dans le courant, comparés au débit de liquide normal. Les débitmètres à déplacement positif utilisent également des aubes tournantes comme des turbines, mais les rotors montés avec précision sont plutôt installés en plusieurs points et le volume de liquide qui passe entre eux pendant certains intervalles de temps est enregistré en comptant les rotations des aubes.
Il existe également des capteurs de débit de liquide sophistiqués qui ne nécessitent aucune mesure directe du liquide. Quelques-uns d'entre eux comprennent des débitmètres électromagnétiques qui mesurent l'effet d'induction électromagnétique. Comme un liquide comme l’eau se déplace dans un tuyau, les bobines magnétiques à l’extérieur produisent une tension directement proportionnelle au débit du liquide. Les débitmètres à ultrasons et doppler calculent également le débit indirectement, en mesurant les changements dans les fréquences sonores qui sont affectés à la fois par la vitesse et la direction du flux de fluide.