פיתוח מד זרימה

כבר בשנת 1738, השוויצרי דניאל פירסט ברנולי השתמש בשיטת הלחץ הדיפרנציאלי למדידת זרימת מים על סמך משוואת ברנולי. מאוחר יותר, האיטלקי GB Venturi למד שימוש בצינור ונטורי למדידת זרימה, ופרסם את תוצאות המחקר שלו בשנת 1791. בשנת 1886, סי. הרשל, אמריקאי, יצר מכשיר מעשי למדידת זרימת מים באמצעות צינור ונטורי בתחילת עד אמצע ה-20. מֵאָה. עקרונות המדידה המקוריים הבשילו בהדרגה, ואנשים החלו לחקור עקרונות מדידה חדשים. מאז 1910, ארצות הברית מפתחת מדי זרימה חריצים למדידת זרימת מים בתעלות פתוחות. בשנת 1922, RL Parshall שינה את Churi Flume המקורי ל- Parshall Flume (שנקרא על ידי האגודה האמריקאית למהנדסים אזרחיים ב-1929). מ-1911 עד 1912, טי פון כרמן, אמריקאי הונגרי, הציע תיאוריה חדשה של רחוב וורטקס כרמן. בשנות ה-30 הופיעו שיטות למדידת קצב הזרימה של נוזלים וגזים באמצעות גלי קול, אך התקדמות משמעותית לא נעשתה עד למלחמת העולם השנייה. רק בשנת 1955 נעשה שימוש במד זרימה של Maxon בשיטת סירקולציה אקוסטית (שני סוגים) למדידת קצב הזרימה של דלק תעופה. בשנת 1945, א. קולין מדד בהצלחה את זרימת הדם באמצעות שדה מגנטי לסירוגין. לאחר שנות ה-60, מכשירים התפתחו לקראת דיוק ומיעוט. לדוגמה, על מנת לשפר את הדיוק של מכשירי לחץ דיפרנציאלי, הופיעו משדרי לחץ דיפרנציאליים של איזון כוח ומשדרי לחץ דיפרנציאליים; על מנת למזער את החיישנים של מדי זרימה אלקטרומגנטיים ולשפר את יחס האות לרעש, הופיעו מדי זרימה אלקטרומגנטיים המשתמשים בשדות מגנטיים לא אחידים ושיטות עירור בתדר נמוך. עם ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית מעגלים משולבים, מדי זרימה קוליים (גלים) עם טכנולוגיית לולאה נעילת פאזה יושמו גם הם באופן נרחב. היישום הנרחב של מיקרו-מחשבים שיפר עוד יותר את יכולת מדידת הזרימה, כמו השימוש במיקרו-מחשבים לעיבוד אותות מורכבים יותר במדדי מהירות זרימה דופלר בלייזר.

ארצות הברית הוציאה את הפטנט הראשון של TUF כבר ב-1886, והפטנט של 1914 האמין שזרימת ה-TUF קשורה לתדירות. ה-TUF הראשון בארצות הברית פותח בשנת 1938 ושימש למדידת זרימת דלק במטוסים. רק לאחר מלחמת העולם השנייה הוא זכה ליישום תעשייתי אמיתי בשל הצורך הדחוף במד זרימה בעל דיוק גבוה ומהיר עבור מנועי סילון ודלק סילוני נוזלי. כיום, הוא מיושם באופן נרחב במחלקות שונות כגון נפט, תעשייה כימית, מחקר מדעי, הגנה לאומית ומטרולוגיה.
מדידת זרימה החלה לראשונה על ידי השוויצרים. בשנת 1738, הפיזיקאי השוויצרי המפורסם דניאל ברנולי השתמש במשוואת ברנולי כבסיס והשתמש בשיטת הלחץ הדיפרנציאלי למדידת זרימת מים.
מאוחר יותר, הפיזיקאי האיטלקי ונטורי השתמש בצינור ונטורי כדי למדוד את קצב הזרימה ופרסם תוצאות מחקר.
בשנת 1886 השתמש הרשל האמריקאי בצינור ונטורי כדי ליצור מכשיר מדידה מעשי למדידת זרימת מים.
מתחילת המאה עד אמצע-20המאה, עקרונות המדידה המקוריים הבשילו בהדרגה, ואנשים כבר לא הגבילו את החשיבה שלהם לשיטות המדידה המקוריות, אלא החלו במחקרים חדשים. בשנת 1910 החלו האמריקאים במחקר על מדי זרימת חריצים, ששימשו למדידת זרימת מים בתעלות פתוחות. בשנת 1922 שיפר פרשל את מדידת מיכלי המים למיכלי פרשל.
במקביל לפיתוח מדי זרימת חריצים, כרמן האמריקאית ההונגרית למדה את תורת רחוב המערבולת. מ-1911 עד 1912, הוא הציע תיאוריה חדשה של רחוב מערבולת כרמן.
בשנות ה-30 הייתה שיטה לחקור את השימוש בגלי קול למדידת קצב הזרימה של נוזלים וגזים. עם זאת, לא חלה התקדמות משמעותית עד למלחמת העולם השנייה, ורק בשנת 1955 הוצג מד הזרימה של מקסון בשיטת מחזור הקול למדידת קצב הזרימה של דלק תעופה.
בשנת 1945, קולין מדד בהצלחה את זרימת הדם באמצעות שדה מגנטי לסירוגין.
לאחר שנות ה-60 החלו להתפתח מכשירי מדידה לקראת דיוק ומיעוט. לדוגמה, על מנת לשפר את הדיוק של מכשירי לחץ דיפרנציאלי, הופיעו משדרי לחץ דיפרנציאליים של איזון כוח ומשדרי לחץ דיפרנציאליים; על מנת למזער את החישה של מדי זרימה אלקטרומגנטיים ולשפר את יחס האות לרעש, הופיעו מדי זרימה אלקטרומגנטיים המשתמשים בשדות מגנטיים לא אחידים ושיטות עירור בתדר נמוך. בנוסף, הוצגו בשנות ה-70 מדי זרימת מערבולת מעשיים של Karman עם טווח מדידה רחב וללא רכיבי זיהוי פעילים.
עם ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית מעגלים משולבים, נעשה שימוש נרחב גם במדדי זרימה קוליים (גלים) עם טכנולוגיית לולאה נעילת פאזה. היישום הנרחב של מיקרו מחשבים שיפר עוד יותר את יכולת מדידת הזרימה. לדוגמה, מדי זרימת דופלר לייזר יכולים לעבד אותות מורכבים יותר לאחר הפעלתם על מחשבי מיקרו.






