Cảm biến lưu lượng là thiết bị thiết yếu được sử dụng để đo lường lưu lượng dòng chảy chất lỏng và khí trong các ứng dụng khác nhau, từ quy trình công nghiệp đến thiết bị y tế. Những cảm biến này đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo giám sát và kiểm soát chính xác động lực học chất lỏng, điều này rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả, an toàn và hiệu suất tối ưu trong nhiều hệ thống.

Cảm biến lưu lượng là gì?
Cảm biến lưu lượng, còn được gọi là đồng hồ đo lưu lượng, là thiết bị đo tốc độ dòng chảy hoặc lượng khí hoặc chất lỏng di chuyển qua đường ống hoặc ống dẫn. Phép đo có thể được biểu thị dưới dạng thể tích trên thời gian (ví dụ: lít trên phút) hoặc khối lượng trên thời gian (ví dụ: kilôgam trên giờ). Cảm biến lưu lượng chuyển đổi lượng vật lý của dòng chảy thành tín hiệu điện có thể được theo dõi, hiển thị và ghi lại cho các ứng dụng khác nhau.

Cảm biến lưu lượng chênh lệch áp suất (Differential pressure flow sensors)
Cảm biến lưu lượng dịch chuyển dương (Positive displacement sensors)
Cảm biến lưu lượng tuabin (Turbine flow sensors)
Cảm biến lưu lượng điện từ (Electromagnetic flow sensors)
Cảm biến lưu lượng siêu âm ( Ultrasonic flow sensors)
Cảm biến lưu lượng khối nhiệt (Thermal Mass Flow sensors)
Cảm biến lưu lượng Coriolis (Coriolis flow sensors)
Cảm biến dòng xoáy (Vortex flow sensors)

Các loại cảm biến lưu lượng
Cảm biến lưu lượng (Flow Sensor hoặc Flow Meter) là thiết bị dùng để đo tốc độ và lượng chất lỏng hoặc khí đi qua một đường ống. Nguyên lý làm việc của cảm biến lưu lượng phụ thuộc vào loại cảm biến, mỗi công nghệ có cơ chế đo khác nhau nhằm đáp ứng yêu cầu ứng dụng cụ thể trong công nghiệp, HVAC, xử lý nước hay dầu khí. Dưới đây là tổng quan nguyên lý hoạt động của các loại cảm biến lưu lượng phổ biến hiện nay:

Cảm biến lưu lượng chênh lệch áp suất (Differential Pressure Flow Sensor)

Cảm biến lưu lượng chênh lệch áp suất là thiết bị được sử dụng để đo lưu lượng của chất lỏng, khí hoặc hơi nước bằng cách xác định sự giảm áp suất qua một vật cản trong đường ống, chẳng hạn như tấm lỗ, ống Venturi hoặc vòi phun. Nguyên lý hoạt động của cảm biến dựa trên phương trình Bernoulli, trong đó chênh lệch áp suất giữa hai điểm tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy. Từ giá trị chênh lệch này, hệ thống có thể tính toán chính xác lưu lượng tức thời hoặc tổng lưu lượng của dòng chất lỏng.

Ưu điểm nổi bật của cảm biến lưu lượng chênh lệch áp suất là công nghệ đo đã được sử dụng phổ biến và hiểu rõ trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Thiết bị có khả năng tương thích với nhiều loại môi chất khác nhau, bao gồm chất lỏng, khí và hơi nước. Với cấu tạo tương đối đơn giản, loại cảm biến này giúp giảm chi phí đầu tư và bảo trì so với các công nghệ đo tiên tiến hơn.

Cảm biến lưu lượng chênh lệch áp suất được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như quy trình công nghiệp, hệ thống HVAC, cũng như trong các hệ thống quản lý nước và xử lý nước thải.

Cảm biến lưu lượng dịch chuyển dương (Positive Displacement Flow Sensor)

Cảm biến lưu lượng dịch chuyển dương hoạt động dựa trên nguyên lý đo thể tích chất lỏng đi qua bằng cách thu thập và đếm các thể tích riêng biệt. Bên trong cảm biến, các cơ cấu cơ khí như piston, bánh răng hoặc màng ngăn di chuyển tương ứng với lượng chất lỏng chảy qua. Tốc độ dòng chảy được xác định bằng số lượng thể tích được đo trong một khoảng thời gian nhất định, giúp tính toán chính xác lưu lượng tổng và lưu lượng tức thời.

Ưu điểm nổi bật của cảm biến lưu lượng dịch chuyển dương là khả năng đo với độ chính xác rất cao, đặc biệt hiệu quả đối với các loại chất lỏng có độ nhớt cao. Loại cảm biến này cũng phù hợp cho việc đo các dòng chảy nhỏ, nơi yêu cầu độ chính xác cao và ổn định. Hơn nữa, cảm biến không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của mật độ hoặc độ nhớt chất lỏng, giúp duy trì độ tin cậy trong nhiều điều kiện vận hành khác nhau.

Cảm biến lưu lượng dịch chuyển dương được sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực như xử lý hóa chất, đo lường dầu và nhiên liệu, cũng như trong các hệ thống thủy lực.

Cảm biến lưu lượng tuabin (Turbine Flow Sensor)

Cảm biến lưu lượng tuabin hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng một bánh tuabin quay để phản ứng với dòng chất lỏng chảy qua. Khi chất lỏng di chuyển trong đường ống, lực tác động của dòng chảy làm bánh tuabin quay với tốc độ tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy. Tốc độ quay này được ghi nhận thông qua cảm biến từ tính hoặc cảm biến quang học, từ đó chuyển đổi thành tín hiệu điện để tính toán lưu lượng tức thời và tổng lưu lượng của chất lỏng.

Ưu điểm nổi bật của cảm biến lưu lượng tuabin là khả năng đo có độ chính xác và độ lặp lại cao. Thiết bị đặc biệt thích hợp cho các loại chất lỏng sạch, giúp đảm bảo hoạt động ổn định và giảm thiểu sai số trong quá trình đo. Ngoài ra, cảm biến tuabin có phạm vi đo dòng chảy rộng, phù hợp cho nhiều ứng dụng công nghiệp yêu cầu đo lưu lượng ở các tốc độ khác nhau.

Cảm biến lưu lượng tuabin được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống phân phối nước, đo nhiên liệu, và trong các ứng dụng HVAC.

Cảm biến lưu lượng điện từ (Electromagnetic Flow Sensor)

Cảm biến lưu lượng điện từ hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ Faraday. Khi chất lỏng dẫn điện chảy qua vùng có từ trường, một điện áp cảm ứng được tạo ra và tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy. Các điện cực đặt bên trong cảm biến sẽ thu nhận điện áp này và chuyển đổi thành tín hiệu điện, từ đó xác định lưu lượng của chất lỏng. Nhờ nguyên lý đo không tiếp xúc trực tiếp với dòng chảy, cảm biến lưu lượng điện từ mang lại độ tin cậy và độ chính xác cao trong nhiều điều kiện vận hành khác nhau.

Ưu điểm nổi bật của cảm biến lưu lượng điện từ là không gây tổn thất áp suất trong hệ thống, vì không có bộ phận cản trở dòng chảy. Thiết bị đặc biệt phù hợp với các loại chất lỏng bẩn, có chứa hạt rắn hoặc mang tính ăn mòn, nhờ cấu trúc không có chi tiết chuyển động. Cảm biến cũng cung cấp độ chính xác cao đối với các loại chất lỏng dẫn điện, đảm bảo kết quả đo ổn định và nhất quán trong thời gian dài.

Cảm biến lưu lượng điện từ được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống quản lý nước và nước thải, xử lý hóa chất, cũng như trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống. 

Cảm biến lưu lượng siêu âm (Ultrasonic Flow Sensor)

Cảm biến lưu lượng siêu âm hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng sóng âm thanh để xác định tốc độ dòng chảy của chất lỏng. Có hai phương pháp đo phổ biến: phương pháp thời gian chuyển tiếp (Transit-time) và phương pháp hiệu ứng Doppler. Ở loại thời gian chuyển tiếp, cảm biến đo sự chênh lệch thời gian truyền của sóng âm giữa hướng xuôi dòng và ngược dòng, trong khi loại Doppler xác định lưu lượng dựa trên sự thay đổi tần số của sóng âm phản xạ từ các hạt hoặc bong bóng nhỏ trong chất lỏng. Dữ liệu thu được được xử lý để tính toán tốc độ và lưu lượng dòng chảy chính xác.

Ưu điểm của cảm biến lưu lượng siêu âm là khả năng đo lường không xâm lấn, tức là không cần tiếp xúc trực tiếp với dòng chảy, giúp hạn chế mài mòn và ô nhiễm. Thiết bị có thể đo chính xác cả chất lỏng sạch lẫn chất lỏng bẩn hoặc ăn mòn, tùy theo nguyên lý sử dụng. Đặc biệt, cảm biến siêu âm loại thời gian chuyển tiếp cho độ chính xác rất cao đối với các chất lỏng sạch, trong khi loại Doppler lại phù hợp hơn với các môi trường có chứa hạt rắn hoặc bong bóng khí.

Cảm biến lưu lượng siêu âm được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống quản lý nước và nước thải, thiết bị y tế, và các quy trình đo lưu lượng không xâm lấn trong công nghiệp. 

Cảm biến lưu lượng khối nhiệt (Thermal Mass Flow Sensor)

Cảm biến lưu lượng khối nhiệt hoạt động dựa trên nguyên lý đo sự thay đổi nhiệt năng khi dòng khí đi qua phần tử cảm biến được làm nóng. Khi khí chảy qua, nó mang theo một phần nhiệt lượng từ cảm biến, và mức độ mất nhiệt này tỷ lệ thuận với tốc độ dòng khối của khí. Bằng cách đo sự chênh lệch nhiệt độ giữa phần tử được làm nóng và phần tử tham chiếu, thiết bị có thể tính toán chính xác lưu lượng khối mà không cần đo áp suất hoặc nhiệt độ riêng biệt.

Ưu điểm nổi bật của cảm biến lưu lượng khối nhiệt là khả năng đo lưu lượng khí với độ chính xác cao và phạm vi đo rộng. Thiết bị không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của áp suất hoặc nhiệt độ, giúp duy trì hiệu suất ổn định trong các điều kiện môi trường khác nhau. Đặc biệt, vì đo trực tiếp lưu lượng khối nên cảm biến cho kết quả chính xác hơn trong các ứng dụng yêu cầu tính toán khối lượng khí thay vì thể tích.

Cảm biến lưu lượng khối nhiệt được ứng dụng phổ biến trong các hệ thống HVAC, giám sát khí trong quy trình công nghiệp, và sản xuất chất bán dẫn. 

Cảm biến lưu lượng Coriolis (Coriolis Flow Sensor)

Cảm biến lưu lượng Coriolis hoạt động dựa trên nguyên lý lực Coriolis – một hiện tượng vật lý xảy ra khi dòng chất lỏng di chuyển trong ống rung. Khi chất lỏng chảy qua, lực Coriolis tác động lên ống làm thay đổi pha dao động của nó. Sự dịch pha này tỷ lệ thuận với tốc độ dòng khối, cho phép cảm biến tính toán trực tiếp lưu lượng khối của chất lỏng. Nhờ cơ chế đo dựa trên hiện tượng vật lý tự nhiên, cảm biến Coriolis cung cấp dữ liệu chính xác cao và đáng tin cậy mà không cần bù trừ theo áp suất, nhiệt độ hay độ nhớt.

Ưu điểm nổi bật của cảm biến lưu lượng Coriolis là độ chính xác vượt trội và khả năng đo lưu lượng khối trực tiếp, không cần chuyển đổi từ thể tích sang khối lượng. Thiết bị có thể đo chính xác hầu hết các loại chất lỏng, bao gồm cả chất lỏng nhớt, ăn mòn, hoặc hỗn hợp có mật độ thay đổi, mà không bị ảnh hưởng đáng kể bởi các đặc tính vật lý của môi chất. Đây là một trong những công nghệ đo lưu lượng tiên tiến nhất hiện nay, được tin dùng trong các quy trình yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt.

Cảm biến lưu lượng Coriolis được ứng dụng rộng rãi trong ngành dầu mỏ và khí đốt, sản xuất dược phẩm, và xử lý hóa học, nơi yêu cầu kiểm soát lưu lượng khối chính xác tuyệt đối. 

Cảm biến dòng xoáy (Vortex Flow Sensor)

Cảm biến lưu lượng dòng xoáy hoạt động dựa trên hiện tượng tạo xoáy Kármán trong dòng chảy. Khi một vật thể hình trụ được đặt vuông góc với dòng chất lỏng, các xoáy tuần hoàn sẽ hình thành và tách ra luân phiên ở hai bên vật thể. Tần số của các xoáy này tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy của chất lỏng. Cảm biến lưu lượng dòng xoáy phát hiện tần số xoáy thông qua cảm biến áp suất, cảm biến siêu âm hoặc cảm biến áp điện, sau đó chuyển đổi tín hiệu này thành lưu lượng đo được.

Ưu điểm của cảm biến lưu lượng dòng xoáy là thiết kế không có bộ phận chuyển động, giúp tăng độ bền và giảm yêu cầu bảo trì. Thiết bị có thể sử dụng cho nhiều loại môi chất khác nhau như chất lỏng, khí và hơi nước, đồng thời hoạt động ổn định trong phạm vi lưu lượng rộng. Cảm biến cũng có khả năng chịu được nhiệt độ và áp suất cao, phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp phức tạp.

Cảm biến lưu lượng dòng xoáy được ứng dụng phổ biến trong hệ thống hơi nước, đo lưu lượng không khí và khí nén, cũng như trong các hệ thống nước công nghiệp. 

Sensors Việt Nam là nhà nhập khẩu cảm biến và thiết bị công nghiệp hàng đầu Việt Nam. Quý khách có nhu cầu cảm biến đo lưu lượng, vui lòng liên hệ Sensors Việt Nam để được tư vấn và báo giá.

DPT-FLOW-7000-D-40C - Cảm biến lưu lượng ống gió Produal
Đo lưu lượng gió, không khí
Dải đo 0 - 7000Pa
Dải đo -40-50 °C
Ngõ ra  4-20mA/0-10V
Nguồn cấp 24VDC

DPT-FLOW-7000-AZ-D - Cảm biến lưu lượng ống gió Produal
Đo lưu lượng gió, không khí
Dải đo 0 - 7000Pa
Ngõ ra 4-20mA/0-10V, autozero

DPT-FLOW-5000-D-40C- Cảm biến lưu lượng ống gió Produal
Đo lưu lượng gió, không khí
Dải đo 0 - 5000Pa
Dải đo -40-50 °C
Ngõ ra  4-20mA/0-10V
Nguồn cấp 24VDC

AVT - Cảm biến vận tốc gió Produal
Dải đo 0-20m/s (tùy chỉnh scale 0-2m/s; 0-10m/s; 0-20m/s)
Nhiệt độ 0-50 độ C
Ngõ ra 4-20mA và 0-10V

AVT-D - Cảm biến vận tốc gió Produal
Dải đo 0-20m/s (tùy chỉnh scale 0-2m/s; 0-10m/s; 0-20m/s)
Nhiệt độ 0-50 độ C
Ngõ ra 4-20mA và 0-10V
Có màn hình

Link tham khảo thêm: https://cambien.com.vn/cam-bien-luu-luong