การพัฒนาเครื่องวัดอัตราการไหล

การพัฒนาเครื่องวัดอัตราการไหล

ในช่วงต้นปี 1738 Swiss Daniel First Bernoulli ใช้วิธีการแรงดันต่างเพื่อวัดการไหลของน้ำตามสมการเบอร์นูลลี ต่อมา GB Venturi ชาวอิตาลีได้ศึกษาการใช้ท่อ Venturi ในการวัดการไหล และตีพิมพ์ผลการวิจัยของเขาในปี 1791 ในปี 1886 C. Herschel ชาวอเมริกัน ได้สร้างอุปกรณ์ที่ใช้งานได้จริงสำหรับวัดการไหลของน้ำโดยใช้ท่อ Venturi ในช่วงต้นถึงกลางศตวรรษที่ 20 ศตวรรษ. หลักการวัดแบบเดิมค่อยๆ พัฒนาขึ้น และผู้คนเริ่มสำรวจหลักการวัดแบบใหม่ ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2453 สหรัฐอเมริกาได้พัฒนาเครื่องวัดอัตราการไหลแบบร่องสำหรับวัดการไหลของน้ำในช่องเปิด ในปี 1922 RL Parshall ได้ปฏิรูป Churi Flume ดั้งเดิมให้เป็น Parshall Flume (ตั้งชื่อโดย American Society of Civil Engineers ในปี 1929) ตั้งแต่ปี 1911 ถึง 1912 T. von Carmen ชาวอเมริกันเชื้อสายฮังการีได้เสนอทฤษฎีใหม่ของถนน Carmen Vortex ในช่วงทศวรรษที่ 1930 วิธีการวัดอัตราการไหลของของเหลวและก๊าซโดยใช้คลื่นเสียงเกิดขึ้น แต่ไม่มีความก้าวหน้าที่สำคัญจนกระทั่งสงครามโลกครั้งที่สอง จนกระทั่งปี 1955 เครื่องวัดอัตราการไหล Maxon ซึ่งใช้วิธีการหมุนเวียนด้วยเสียง (สองประเภท) ถูกนำมาใช้ในการวัดอัตราการไหลของเชื้อเพลิงการบิน ในปี 1945 A. Colin ประสบความสำเร็จในการตรวจวัดการไหลเวียนของเลือดโดยใช้สนามแม่เหล็กสลับ หลังจากทศวรรษ 1960 เครื่องมือต่างๆ ได้รับการพัฒนาให้มีความแม่นยำและมีขนาดเล็กลง ตัวอย่างเช่น เพื่อที่จะปรับปรุงความแม่นยำของเครื่องมือวัดแรงดันต่าง จึงมีการสร้างเครื่องส่งสัญญาณแรงดันดิฟเฟอเรนเชียลสมดุลแรงและเครื่องส่งสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลแบบคาปาซิทีฟขึ้นมา เพื่อย่อขนาดเซ็นเซอร์ของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าและปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้สนามแม่เหล็กที่ไม่สม่ำเสมอและวิธีการกระตุ้นความถี่ต่ำจึงได้เกิดขึ้น ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีวงจรรวม เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก (คลื่น) พร้อมเทคโนโลยีลูปล็อคเฟสก็ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเช่นกัน การประยุกต์ใช้ไมโครคอมพิวเตอร์อย่างแพร่หลายได้ปรับปรุงความสามารถในการวัดการไหล เช่น การใช้ไมโครคอมพิวเตอร์ในการประมวลผลสัญญาณที่ซับซ้อนมากขึ้นในเครื่องวัดความเร็วการไหลของเลเซอร์ดอปเปลอร์

สหรัฐอเมริกาออกสิทธิบัตร TUF ครั้งแรกในช่วงต้นปี พ.ศ. 2429 และสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2457 เชื่อว่าการไหลของ TUF เกี่ยวข้องกับความถี่ TUF แรกในสหรัฐอเมริกาได้รับการพัฒนาในปี 1938 และใช้สำหรับการวัดการไหลของเชื้อเพลิงบนเครื่องบิน หลังจากสงครามโลกครั้งที่ 2 เท่านั้นที่ได้รับการประยุกต์ทางอุตสาหกรรมอย่างแท้จริง เนื่องจากมีความต้องการเร่งด่วนสำหรับเครื่องวัดอัตราการไหลที่มีความแม่นยำสูงและรวดเร็วสำหรับเครื่องยนต์ไอพ่นและเชื้อเพลิงเหลวของเครื่องบิน ปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในแผนกต่างๆ เช่น ปิโตรเลียม อุตสาหกรรมเคมี การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การป้องกันประเทศ และมาตรวิทยา

การวัดการไหลเริ่มต้นครั้งแรกโดยชาวสวิส ในปี ค.ศ. 1738 นักฟิสิกส์ชาวสวิสชื่อดัง Daniel Bernoulli ใช้สมการเบอร์นูลลีเป็นพื้นฐาน และใช้วิธีแรงดันต่างเพื่อวัดการไหลของน้ำ

ต่อมา Venturi นักฟิสิกส์ชาวอิตาลีใช้ท่อ Venturi เพื่อวัดอัตราการไหลและเผยแพร่ผลการวิจัย

ในปี พ.ศ. 2429 American Herschel ใช้ท่อ Venturi เพื่อสร้างอุปกรณ์ตรวจวัดที่ใช้งานได้จริงสำหรับวัดการไหลของน้ำ

ตั้งแต่ต้นถึงกลางศตวรรษที่-20 หลักการวัดผลแบบเดิมค่อยๆ เจริญรุ่งเรือง และผู้คนไม่ได้จำกัดความคิดของตนไว้กับวิธีการวัดแบบเดิมอีกต่อไป แต่ได้เริ่มการสำรวจใหม่ๆ ในปีพ.ศ. 2453 ชาวอเมริกันเริ่มค้นคว้าเกี่ยวกับเครื่องวัดการไหลของน้ำแบบสล็อต ซึ่งใช้ในการวัดการไหลของน้ำในช่องเปิด ในปี 1922 Parshall ได้ปฏิรูปการวัดถังเก็บน้ำให้เป็นถัง Parshall

ในเวลาเดียวกันกับการพัฒนาเครื่องวัดการไหลของสล็อต Carmen ชาวฮังการีอเมริกันกำลังศึกษาทฤษฎีกระแสน้ำวน ตั้งแต่ปีพ.ศ. 2454 ถึง พ.ศ. 2455 เขาได้เสนอทฤษฎีใหม่เกี่ยวกับถนนกระแสน้ำวนคาร์เมน

ในช่วงทศวรรษที่ 1930 มีวิธีการสำรวจการใช้คลื่นเสียงเพื่อวัดอัตราการไหลของของเหลวและก๊าซ อย่างไรก็ตาม ไม่มีความคืบหน้าอย่างมีนัยสำคัญจนกระทั่งสงครามโลกครั้งที่สอง และจนกระทั่งปี 1955 จึงมีการนำเครื่องวัดอัตราการไหล Maxon ซึ่งใช้วิธีการหมุนเวียนเสียงมาใช้เพื่อวัดอัตราการไหลของเชื้อเพลิงการบิน

ในปี 1945 Colin ประสบความสำเร็จในการตรวจวัดการไหลเวียนของเลือดโดยใช้สนามแม่เหล็กสลับ

หลังจากทศวรรษ 1960 เครื่องมือวัดเริ่มพัฒนาไปสู่ความแม่นยำและการย่อขนาด ตัวอย่างเช่น เพื่อที่จะปรับปรุงความแม่นยำของเครื่องมือวัดแรงดันต่าง จึงมีการสร้างเครื่องส่งสัญญาณแรงดันดิฟเฟอเรนเชียลสมดุลแรงและเครื่องส่งสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลแบบคาปาซิทีฟขึ้นมา เพื่อที่จะย่อขนาดการตรวจจับของเครื่องวัดอัตราการไหลแม่เหล็กไฟฟ้าและปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน เครื่องวัดอัตราการไหลแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้สนามแม่เหล็กที่ไม่สม่ำเสมอและวิธีการกระตุ้นความถี่ต่ำจึงได้เกิดขึ้น นอกจากนี้ มิเตอร์วัดกระแสน้ำวน Karman ที่ใช้งานได้จริงซึ่งมีช่วงการวัดที่กว้างและไม่มีส่วนประกอบในการตรวจจับแบบแอคทีฟก็ถูกนำมาใช้ในปี 1970 เช่นกัน

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีวงจรรวม เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิก (คลื่น) พร้อมเทคโนโลยีลูปล็อคเฟสก็ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเช่นกัน การประยุกต์ใช้ไมโครคอมพิวเตอร์อย่างแพร่หลายได้ปรับปรุงความสามารถในการวัดการไหลให้ดียิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเลเซอร์ดอปเปลอร์สามารถประมวลผลสัญญาณที่ซับซ้อนมากขึ้นได้หลังจากนำไปใช้กับไมโครคอมพิวเตอร์