Тахометрические расходомеры имеют несколько основных разновидностей: турбинные, шариковые и камерные, — все из которых нашли своё применение для измерения малых расходов газа и жидкостей, в особенности жидкостей.

Турбинные преобразователи. Миниатюрные турбинные преобразователи достаточно часто применяют для измерения малых расходов чистых веществ (как жидкостей, так и газов). Ряд конструкций турбинных преобразователей разработан в Ленинградском механическом институте (ЛМИ). Так преобразователи ДР-Б-1 с аксиальной турбинкой измеряют расходы жидкостей от 5 до 50 см3/с при D = 4 мм и от 25 до 250 см³/с при D = 8 мм. В преобразователе данного типа турбинки изготовлены из фторопласта и с натягом надеты на ступицу из немагнитной стали, где закреплены клеем из эпоксидной смолы. Ступица в диаметральном направлении имеет паз, который заполняется пастой из порошка сплава АНК-4 и затем намагничивается. Тахометрический преобразователь является индукционным, сопротивление провода катушки: 120Ом при низкоомном входе и 10 кОм при высокоомном входе. Приведенная погрешность преобразователей ДР-Б-1 не более ±0,35 % [1]. Также в Ленинградском механическом институте разработаны преобразователи с тангенциальной турбинкой для измерения расхода газа. Такие преобразователи используют для труб диаметром 10 и 20 мм. Первый из них рассчитан на расходы: 1 —10; 4—40; 3—30 и 5—50 л/мин. Турбинки в обоих преобразователях имеют полусферические чашечные лопасти из полистирольной пленки. Тахометрические преобразователи являются фотоэлектрическими. Погрешность измерения расхода при высокоточном частотомере не превышает ± 1 %.

Кроме преобразователей, разработанных ЛМИ, имеются и зарубежные разработки миниатюрных турбинных преобразователей. Для измерения расхода автомобильного горю¬чего была испытана тангенциальная турбинка с восемью радиальными лопастями с фотоэлектрическим преобразователем (диаметр подводящего сопла 1,3 мм). Для турбинки с ротором из дюралюминия, стальной осью и диаметром 0,4 мм нелиней-ность характеристики в области измерения расходов от 4 до 12 л/ч равнялась ±1,5%. В случае изготовления ро¬тора из твердой резины нелинейность удалось уменьшить до ±0,7 %. Но такой преобразователь пригоден лишь для измерения расхода воды, но не бензина.

Шариковые преобразователи. Для измерения сравнительно небольших расходов применяют лишь шариковые преобразователи с тангенциальным подводом измеряемой жидкости. Преобразователи данного типа разработаны в НИИтеплоприбор на D =  10 мм и Qmax = 4 и 6 м3/ч. Также имеются шариковые расходомеры, разработанные фирмой Бопп—Рейтер. Их можно применять для измерения значительно меньших расходов: диапазоны измерения от 0,5—5 л/ч до 50—500 л/ч. Частота вращения шарика до 500 об/с. Расходомер данного типа имеет нелинейную градуировочную характеристику.

Дисково-кольцевой преобразователь. Для измерения малых расходов жидкостей наряду с турбинными и шариковыми расходомерами нашли своё применение непрерывно вращающиеся кольцевые преобразователи. Их применяют для измерения расходов воды не более 25 г/мин при температуре до 175 °С. В кольцеобразной полости, имеющей ряд тангенциально расположенных отверстий для подвода воды, помещено кольцо, размер которого на 5 % меньше размера камеры. Жидкость в камере и кольцо, которое со всех сторон окружено этой жидкостью,  приводится во вращение входящими струями, т. е. тангенциально. Частота вращения кольца пропорциональна объемному расходу. Удаляется жидкость через отверстие в центре. На торцевой поверхности кольца нанесены светоотражающие полоски, которые при вращении кольца служат для образования частотного сигнала в волоконно-оптическом фотодетекторе. Рассмотренный кольцевой преобразователь расхода имеет линейную характеристику.

Рисунок 4. Схема поршневого расходомера (1 – цилиндр, 2 - планкой  с нанесенным на ней оптическим растром, 3 – лампочка, 4 - поршневая система, 5 – фотоэлементы, 6 - электромагнитные клапаны, 7 - усилительно-управляющее устройство, 8 – ключ, 9 - делитель частоты, 10 - цифро¬вой прибор, 11 - импульсный генератор, 12 - стрелочный прибор, 13 – блок для преобразования прямоугольных импульсов в постоянное напряжение, 14 - блок для преобразования измерительных импульсов в прямоугольные)

Камерные расходомеры и счетчики. Для измерения малых расходов жидкости, в частности топлива для двигателей автомобилей и тракторов, разработано множество разнообразных конструкций камерных расходомеров и счетчиков. Основными из них являются:

1. поршневого типа — различаются главным образом устройством, обеспечивающим реверсирование хода поршня, и устройством получения измерительного сигнала;
2. компенсационного типа — состоят из зубчатого, винтового или другого типа камерного преобразователя расхода, приводимого во вращение электродвигателем так, чтобы разность давлений с обеих сторон преобразователя равнялась нулю. В этом случае измеряемая частота вращения подвижного элемента преобразователя будет пропорциональна объемному расходу жидкости.

Рассмотрим  поршневой расходомер (см. рисунок 1), который предназначен для измерения расхода бензина автомобилем.  Поршневая система 4 движется в цилиндре 1. Поршневая система снабженна планкой 2 с нанесенным на ней оптическим растром, цель которого получить большое число импульсов на единицу объема прошедшей жидкости. Планка с растром перемещается в фотоэлементах 5, которые освещаются лампочкой 3, вследствие чего возникает последовательность импульсов, которые после прохода через усилительно-управляющее устройство 7 поступают в измерительную схему, имеющую две ветви с цифровым 10 и аналоговым 12 вы¬ходом. В первую ветвь делитель частоты 9, работающий от импульсного генератора 11 постоянной частоты (не менее 100 Гц), пропускает с помощью ключа 8 измерительные импульсы в цифровой прибор 10 лишь в течение строго определенного времени [1]. Перед поступлением к стрелочному прибору 12 измерительные импульсы преобразуются в прямоугольные в блоке 14 и затем в блоке 13 в постоянное напряжение, пропорциональное частоте следования импульсов. Фотоэлементы 5 при крайних положениях поршневой системы посылают импульсы к электромагнитным клапанам 6. Эти клапаны управляют входом жидкости в цилиндр 1 и выходом из него. На 1 см3 прошедшей жидкости растровая система с фотоэлементами вырабатывает пять измерительных импульсов. Диапазон измерения данного прибора: от 2*108 до 20*103 см3/ч. Погрешность измерения ±0,5 %.

Рисунок 5. Схема компенсационного микрорасходомера (1 – труба для поступления жидкости, 2 – насос, 3 – двигатель, 4 – обводная трубка, 5 - электронное устройство, 6 - ферромагнитный шарик, 7 – индуктивная катушка)

Примером прибора компенсационного типа, предназначенного лишь для измерения микрорасходов, может служить расходомер, схема которого показана на рисунке 1. Если подача насоса 2 равна расходу жидкости, поступающей по трубе 1, то разность давлений с обеих сторон насоса равна нулю, следовательно  по обводной трубке 4 движения жидкости не будет. Движение жидкости в обводной трубке появится лишь при нарушении данного равенства и  соответственно ферромагнитный шарик 6 будет перемещаться. Это перемещение воспринимается индуктивной катушкой 7, воздействующей через электронное устройство 5 на двигатель 3 так, чтобы подача насоса 2 равнялась расходу жидкости [1]. Тогда счетчик числа оборотов двигателя даст количество прошедшей жидкости. Прибор предназначен для измерения расходов от 10 см³/ч и выше. Он обеспечивает в пределах очень большого диапазона измерения 100 : 1 погрешность ±(1-2) % от измеряемой величины.

Используемая литература:

1.    Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества веществ: Справочник: Кн. 2 / Под общ. ред. Е. А. Шорникова. — 5-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Политехника, 2004. — 412 с