حسگر جریان

گازها تراکم‌پذیر هستند و هنگامی که تحت فشار قرار می‌گیرند، گرم یا سرد می‌شوند، حجمشان تغییر می‌کند. حجم معینی از یک گاز تحت یک مجموعه شرایط فشار و دما با همان گاز تحت شرایط متفاوت، معادل نیست. به نرخ جریان «واقعی» (actual) از طریق یک دبی‌سنج و نرخ جریان «استاندارد» (standard) یا «پایه» (base) از طریق دبی‌سنج با واحدهایی مانند acm/h (متر مکعب واقعی در ساعت)، sm³/sec (متر مکعب استاندارد بر ثانیه)، kscm/h (هزار متر مکعب استاندارد در ساعت)، LFM (فوت خطی در دقیقه)، یا MMSCFD (میلیون فوت مکعب استاندارد در روز) ارجاع داده می‌شود.

نرخ جریان جرمی گاز را می‌توان به‌طور مستقیم و مستقل از اثرات فشار و دما، با دبی‌سنج‌های فراصوتی، دبی‌سنج‌های جرمی حرارتی، دبی‌سنج‌های جرمی کوریولیس، یا کنترل‌کننده جریان جرمی اندازه‌گیری کرد.

برای مایعات، بسته به کاربرد و صنعت، از واحدهای مختلفی استفاده می‌شود که می‌تواند شامل گالن (آمریکایی یا امپریال) در دقیقه، لیتر بر ثانیه، لیتر بر متر مربع در ساعت، بوشل در دقیقه یا در توصیف جریان رودخانه‌ها، کومک (متر مکعب بر ثانیه) یا ایکر-فوت در روز باشد. در اقیانوس‌نگاری، یک واحد رایج برای اندازه‌گیری انتقال حجم (مثلاً حجم آب منتقل شده توسط یک جریان)، اسوردروپ (Sv) است که معادل 10⁶ m³/s می‌باشد.

از آنجایی که برای اندازه‌گیری آب خانگی استفاده می‌شوند، دبی‌سنج‌های پیستونی، که به عنوان پیستون دوار یا دبی‌سنج‌های نیمه-جابجایی-مثبت نیز شناخته می‌شوند، رایج‌ترین دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان در بریتانیا هستند و تقریباً برای تمام اندازه‌های کنتور تا ۴۰ میلی‌متر (1+¹⁄₂ اینچ) و شامل آن استفاده می‌شوند. دبی‌سنج پیستونی بر اساس اصل چرخش یک پیستون در داخل یک محفظه با حجم مشخص عمل می‌کند. به ازای هر چرخش، مقداری آب از محفظه پیستون عبور می‌کند. از طریق یک مکانیزم چرخ‌دنده و گاهی اوقات یک درایو مغناطیسی، یک صفحه نمایش عقربه‌ای و یک نمایشگر از نوع کیلومترشمار به جلو حرکت می‌کند.

یک دبی‌سنج چرخ‌دنده بیضوی یک دبی‌سنج جابجایی مثبت است که از دو یا چند چرخ‌دنده کشیده (oblong) استفاده می‌کند که به گونه‌ای پیکربندی شده‌اند که با زاویه قائمه نسبت به یکدیگر بچرخند و شکلی شبیه به T ایجاد کنند. چنین دبی‌سنجی دو طرف دارد که می‌توان آن‌ها را A و B نامید. هیچ سیالی از مرکز دبی‌سنج، جایی که دندانه‌های دو چرخ‌دنده همیشه درگیر هستند، عبور نمی‌کند. در یک طرف دبی‌سنج (A)، دندانه‌های چرخ‌دنده‌ها مسیر جریان سیال را می‌بندند زیرا چرخ‌دنده کشیده در سمت A به داخل محفظه اندازه‌گیری بیرون زده است، در حالی که در طرف دیگر دبی‌سنج (B)، یک حفره حجم ثابتی از سیال را در یک محفظه اندازه‌گیری نگه می‌دارد. هنگامی که سیال چرخ‌دنده‌ها را هل می‌دهد، آن‌ها را می‌چرخاند و به سیال موجود در محفظه اندازه‌گیری سمت B اجازه می‌دهد تا به درگاه خروجی رها شود. در همین حال، سیالی که وارد درگاه ورودی می‌شود به داخل محفظه اندازه‌گیری سمت A که اکنون باز است، رانده می‌شود. دندانه‌های سمت B اکنون مسیر ورود سیال به سمت B را می‌بندند. این چرخه با چرخش چرخ‌دنده‌ها و اندازه‌گیری سیال از طریق محفظه‌های اندازه‌گیری متناوب ادامه می‌یابد. آهنرباهای دائمی در چرخ‌دنده‌های چرخان می‌توانند سیگنالی را برای اندازه‌گیری جریان به یک سوئیچ رید الکتریکی یا مبدل جریان منتقل کنند. اگرچه ادعاهایی مبنی بر عملکرد بالا برای این نوع دبی‌سنج‌ها وجود دارد، اما آن‌ها عموماً به اندازه طراحی پره لغزشی (sliding vane) دقیق نیستند.^[۲]

دبی‌سنج‌های چرخ‌دنده با دبی‌سنج‌های چرخ‌دنده بیضوی تفاوت دارند از این جهت که محفظه‌های اندازه‌گیری از فضای بین دندانه‌های چرخ‌دنده‌ها ساخته می‌شوند. این حفره‌ها جریان سیال را تقسیم می‌کنند و با چرخش چرخ‌دنده‌ها و دور شدن از درگاه ورودی، دیواره داخلی دبی‌سنج محفظه را می‌بندد تا مقدار ثابتی از سیال را نگه دارد. درگاه خروجی در ناحیه‌ای قرار دارد که چرخ‌دنده‌ها دوباره به هم نزدیک می‌شوند. سیال با درگیر شدن دندانه‌های چرخ‌دنده و کاهش حجم حفره‌های موجود به نزدیک صفر، به بیرون از دبی‌سنج رانده می‌شود.

دبی‌سنج توربینی (که بهتر است به عنوان توربین محوری توصیف شود) عمل مکانیکی چرخش توربین در جریان مایع حول یک محور را به یک نرخ جریان قابل خواندن برای کاربر (مانند gpm, lpm و غیره) تبدیل می‌کند. توربین به گونه‌ای است که تمام جریان از اطراف آن عبور می‌کند.

چرخ توربین در مسیر جریان سیال قرار می‌گیرد. سیال در حال جریان به پره‌های توربین برخورد کرده، نیرویی به سطح پره وارد می‌کند و روتور را به حرکت درمی‌آورد. هنگامی که سرعت چرخش به حالت پایدار می‌رسد، این سرعت با سرعت سیال متناسب است.

دبی‌سنج‌های توربینی برای اندازه‌گیری جریان گاز طبیعی و مایعات استفاده می‌شوند.^[۴] دقت دبی‌سنج‌های توربینی در نرخ‌های جریان پایین، کمتر از دبی‌سنج‌های جابجایی و جتی است، اما عنصر اندازه‌گیری تمام مسیر جریان را اشغال یا به شدت محدود نمی‌کند. جهت جریان عموماً مستقیم و از درون دبی‌سنج است که امکان نرخ‌های جریان بالاتر و افت فشار کمتر را نسبت به دبی‌سنج‌های نوع جابجایی فراهم می‌کند. این دبی‌سنج‌ها انتخاب ارجح برای کاربران تجاری بزرگ، سیستم‌های حفاظت در برابر آتش، و به عنوان دبی‌سنج‌های اصلی (master meters) در سامانه توزیع آب هستند. معمولاً لازم است که صافی‌ها (Strainers) در جلوی دبی‌سنج نصب شوند تا از عنصر اندازه‌گیری در برابر شن یا سایر زباله‌هایی که ممکن است وارد سیستم توزیع آب شوند، محافظت کنند. دبی‌سنج‌های توربینی عموماً برای لوله‌هایی با اندازه ۴ تا ۳۰ سانتی‌متر (1+¹⁄₂–۱۲ اینچ) یا بزرگتر در دسترس هستند. بدنه دبی‌سنج‌های توربینی معمولاً از فولاد ضدزنگ، برنز، چدن، یا چدن نشکن ساخته می‌شود. عناصر داخلی توربین می‌توانند از پلاستیک یا آلیاژهای فلزی مقاوم در برابر خوردگی باشند. این دبی‌سنج‌ها در شرایط کاری عادی دقیق هستند اما به شدت تحت تأثیر پروفایل جریان و شرایط سیال قرار می‌گیرند. دبی‌سنج‌های توربینی معمولاً برای سیالات با ویسکوزیته پایین مناسب‌تر هستند، زیرا ذرات درشت می‌توانند به روتور آسیب برسانند. هنگام انتخاب یک دبی‌سنج برای کاربردی که نیازمند عبور ذرات از لوله است، بهتر است از دبی‌سنج‌های بدون قطعات متحرک مانند دبی‌سنج‌های مغناطیسی استفاده شود.

کنتورهای آتش‌نشانی (Fire meters) نوعی تخصصی از دبی‌سنج‌های توربینی هستند که تاییدیه‌های لازم برای نرخ‌های جریان بالایی که در سیستم‌های حفاظت در برابر آتش مورد نیاز است را دارند. این کنتورها اغلب توسط آزمایشگاه‌های آندرрайترز (UL) یا فکتوری میوچوال (FM) یا مراجع مشابه برای استفاده در حفاظت از حریق تأیید شده‌اند. دبی‌سنج‌های توربینی قابل حمل ممکن است به‌طور موقت برای اندازه‌گیری آب مصرفی از یک شیر آتش‌نشانی نصب شوند. این کنتورها برای سبک بودن معمولاً از آلومینیوم ساخته می‌شوند و ظرفیت آن‌ها معمولاً ۷٫۵ سانتی‌متر (۳ اینچ) است. شرکت‌های آب و فاضلاب اغلب استفاده از آن‌ها را برای اندازه‌گیری آب مصرفی در ساخت و ساز، پر کردن استخر، یا جایی که هنوز کنتور دائمی نصب نشده است، الزامی می‌دانند.

کنتور Woltman (که توسط راینهارد ولتمن در قرن نوزدهم اختراع شد) شامل یک روتور با پره‌های مارپیچ است که به صورت محوری در مسیر جریان قرار داده شده، بسیار شبیه به یک فن کانالی (ducted fan)؛ می‌توان آن را نوعی دبی‌سنج توربینی در نظر گرفت.^[۵] این کنتورها معمولاً به عنوان کنتورهای هلیکس (helix meters) شناخته می‌شوند و در اندازه‌های بزرگتر محبوب هستند.

یک کنتور تک-جتی (single jet meter) از یک پروانه ساده با پره‌های شعاعی تشکیل شده است که یک جت واحد به آن برخورد می‌کند. محبوبیت این کنتورها در اندازه‌های بزرگتر در بریتانیا در حال افزایش است و در EU امری رایج هستند.

دبی‌سنج‌های چرخ پره‌ای (Paddle wheel flowmeters) (که به عنوان سنسورهای توربین پلتون نیز شناخته می‌شوند) از سه جزء اصلی تشکیل شده‌اند: سنسور چرخ پره‌ای، اتصال لوله و نمایشگر/کنترل‌کننده. سنسور چرخ پره‌ای شامل یک چرخ/پروانه با چرخش آزاد است که آهنرباهایی در آن تعبیه شده و عمود بر جریان قرار دارد و هنگام قرار گرفتن در محیط جاری، خواهد چرخید. با چرخش آهنرباها در پره‌ها و عبور آن‌ها از کنار سنسور، دبی‌سنج چرخ پره‌ای یک سیگنال فرکانس و ولتاژ تولید می‌کند که متناسب با نرخ جریان است. هرچه جریان سریع‌تر باشد، فرکانس و ولتاژ خروجی بالاتر خواهد بود.

دبی‌سنج چرخ پره‌ای برای قرار گرفتن در یک اتصال لوله، به صورت 'درون‌خطی' (in-line) یا 'الحاقی' (insertion) طراحی شده است. همانند دبی‌سنج‌های توربینی، دبی‌سنج چرخ پره‌ای نیز به حداقل طول لوله مستقیم قبل و بعد از سنسور نیاز دارد.

نمایشگرها و کنترل‌کننده‌های جریان برای دریافت سیگنال از دبی‌سنج چرخ پره‌ای و تبدیل آن به مقادیر نرخ جریان واقعی یا جریان کل استفاده می‌شوند.

کنتور چند-جتی (multiple jet or multijet meter) یک کنتور از نوع سرعتی است که دارای یک پروانه است که به صورت افقی بر روی یک شفت عمودی می‌چرخد. عنصر پروانه در محفظه‌ای قرار دارد که در آن چندین درگاه ورودی، جریان سیال را به سمت پروانه هدایت کرده و باعث چرخش آن در یک جهت خاص، متناسب با سرعت جریان می‌شوند. این کنتور از نظر مکانیکی بسیار شبیه به کنتور تک-جتی عمل می‌کند، با این تفاوت که درگاه‌ها جریان را به‌طور مساوی از چندین نقطه در اطراف محیط عنصر به سمت پروانه هدایت می‌کنند، نه فقط از یک نقطه؛ این امر سایش ناهمگون بر روی پروانه و شفت آن را به حداقل می‌رساند؛ بنابراین، توصیه می‌شود که این نوع کنتورها به صورت افقی نصب شوند و شمارنده غلتکی آن‌ها رو به آسمان باشد.

توربین چرخ پلتون (که بهتر است به عنوان یک توربین شعاعی توصیف شود) عمل مکانیکی چرخش چرخ پلتون در جریان مایع حول یک محور را به یک نرخ جریان قابل خواندن برای کاربر (مانند gpm, lpm و غیره) تبدیل می‌کند. چرخ پلتون به گونه‌ای است که تمام جریان از اطراف آن عبور می‌کند و جریان ورودی توسط یک جت بر روی پره‌ها متمرکز می‌شود. چرخ‌های پلتون اصلی برای تولید الکتریسیته استفاده می‌شدند و شامل یک توربین جریان شعاعی با «کاسه‌های واکنشی» بودند که نه تنها با نیروی آب بر روی سطح خود حرکت می‌کردند، بلکه با استفاده از این تغییر جهت سیال، جریان را در جهت مخالف بازمی‌گرداندند تا راندمان توربین را بیشتر افزایش دهند.

جریان عبوری از یک پناستوک بزرگ مانند آنچه در یک نیروگاه برق آبی استفاده می‌شود را می‌توان با میانگین‌گیری سرعت جریان در کل سطح مقطع اندازه‌گیری کرد. جریان‌سنج‌های نوع پروانه‌ای (مشابه جریان‌سنج اِکمن کاملاً مکانیکی، اما اکنون با جمع‌آوری داده‌های الکترونیکی) را می‌توان در سراسر سطح مقطع پناستوک حرکت داد و سرعت‌ها را برای محاسبه کل جریان میانگین‌گیری کرد. این مقدار ممکن است به صدها متر مکعب در ثانیه برسد. جریان باید در طول حرکت جریان‌سنج‌ها ثابت نگه داشته شود. روش‌های آزمایش توربین‌های برق‌آبی در استاندارد ۴۱ IEC آورده شده است. چنین اندازه‌گیری‌های جریانی اغلب هنگام آزمایش راندمان توربین‌های بزرگ از اهمیت تجاری برخوردارند.

یک ونتوری‌متر به نوعی جریان را منقبض می‌کند و حسگرهای فشار، فشار تفاضلی را قبل و در داخل انقباض اندازه‌گیری می‌کنند. این روش به‌طور گسترده برای اندازه‌گیری نرخ جریان در انتقال گاز از طریق خطوط لوله استفاده می‌شود و از زمان امپراتوری روم مورد استفاده بوده است. ضریب تخلیه ونتوری‌متر از ۰٫۹۳ تا ۰٫۹۷ متغیر است. اولین ونتوری‌مترهای بزرگ‌مقیاس برای اندازه‌گیری جریان مایعات توسط کلمنس هرشل توسعه یافتند، که از اواخر قرن نوزدهم از آن‌ها برای اندازه‌گیری جریان‌های کوچک و بزرگ آب و فاضلاب استفاده می‌کرد.^[۶]

یک اوریفیس پلیت صفحه‌ای با یک سوراخ در آن است که عمود بر جریان قرار می‌گیرد؛ این صفحه جریان را منقبض می‌کند و اندازه‌گیری فشار تفاضلی در دو طرف انقباض، نرخ جریان را به دست می‌دهد. این اساساً یک شکل خام از ونتوری‌متر است، اما با اتلاف انرژی بالاتر. سه نوع اوریفیس وجود دارد: هم‌مرکز، خارج از مرکز و قطعه‌ای.^[۷][۸]

لوله دال (Dall tube) یک نسخه کوتاه‌شده از ونتوری‌متر است که افت فشار کمتری نسبت به صفحه اوریفیس دارد. همانند این دبی‌سنج‌ها، نرخ جریان در یک لوله دال با اندازه‌گیری افت فشار ناشی از محدودیت در مجرا تعیین می‌شود. فشار تفاضلی معمولاً با استفاده از مبدل‌های فشار دیافراگمی با قرائت دیجیتال اندازه‌گیری می‌شود. از آنجا که این دبی‌سنج‌ها افت فشار دائمی به‌طور قابل توجهی کمتری نسبت به اوریفیس‌مترها دارند، لوله‌های دال به‌طور گسترده برای اندازه‌گیری نرخ جریان در لوله‌کشی‌های بزرگ استفاده می‌شوند. فشار تفاضلی تولید شده توسط یک لوله دال از لوله ونتوری و نازل، در صورتی که همه آن‌ها قطر گلویی یکسانی داشته باشند، بالاتر است. این لوله توسط هوراس دال اختراع شد.

یک لوله پیتوت برای اندازه‌گیری سرعت جریان سیال استفاده می‌شود. لوله به سمت جریان جهت داده می‌شود و تفاوت بین فشار سکون در نوک پروب و فشار استاتیک در کنار آن اندازه‌گیری می‌شود، که فشار دینامیکی را به دست می‌دهد و از آن سرعت سیال با استفاده از معادله برنولی محاسبه می‌شود. نرخ جریان حجمی را می‌توان با اندازه‌گیری سرعت در نقاط مختلف جریان و ایجاد پروفایل سرعت تعیین کرد.

لوله‌های پیتوت میانگین‌گیر (که پروب‌های ضربه‌ای نیز نامیده می‌شوند) نظریه لوله پیتوت را به بیش از یک بعد گسترش می‌دهند. یک لوله پیتوت میانگین‌گیر معمولی شامل سه یا چند سوراخ (بسته به نوع پروب) بر روی نوک اندازه‌گیری است که در یک الگوی خاص چیده شده‌اند. سوراخ‌های بیشتر به ابزار اجازه می‌دهند تا علاوه بر اندازه، جهت سرعت جریان را نیز (پس از کالیبراسیون مناسب) اندازه‌گیری کند. سه سوراخ که در یک خط چیده شده‌اند به پروب‌های فشار اجازه می‌دهند تا بردار سرعت را در دو بعد اندازه‌گیری کنند. افزودن سوراخ‌های بیشتر، به عنوان مثال پنج سوراخ که در یک آرایش «بعلاوه» (+) چیده شده‌اند، امکان اندازه‌گیری بردار سرعت سه‌بعدی را فراهم می‌کند.

دبی‌سنج‌های مخروطی یک دستگاه اندازه‌گیری فشار تفاضلی جدیدتر هستند که برای اولین بار در سال ۱۹۸۵ توسط شرکت McCrometer در همت، کالیفرنیا عرضه شدند. دبی‌سنج مخروطی یک دبی‌سنج فشار تفاضلی (DP) عمومی و در عین حال مستحکم است که نشان داده شده در برابر اثرات جریان نامتقارن و چرخشی مقاوم است. در حالی که دبی‌سنج‌های مخروطی با همان اصول اساسی دبی‌سنج‌های DP نوع ونتوری و اوریفیس کار می‌کنند، به همان میزان لوله‌کشی مستقیم در بالادست و پایین‌دست نیاز ندارند.^[۹] مخروط هم به عنوان یک دستگاه بهساز جریان (conditioning device) و هم به عنوان تولیدکننده فشار تفاضلی عمل می‌کند. نیاز به لوله مستقیم در بالادست بین ۰ تا ۵ برابر قطر لوله است، در حالی که این مقدار برای یک صفحه اوریفیس تا ۴۴ برابر قطر و برای یک ونتوری تا ۲۲ برابر قطر است. از آنجا که دبی‌سنج‌های مخروطی عموماً به صورت جوشی ساخته می‌شوند، توصیه می‌شود که همیشه قبل از استفاده کالیبره شوند. اثرات حرارتی جوشکاری به ناچار باعث اعوجاج و سایر اثراتی می‌شود که از جمع‌آوری و انتشار داده‌های جدولی برای ضرایب تخلیه بر اساس اندازه خط، نسبت بتا و اعداد رینولدز عملیاتی جلوگیری می‌کند. دبی‌سنج‌های مخروطی کالیبره شده دارای عدم قطعیت تا ۰٫۵±٪ هستند. دبی‌سنج‌های مخروطی کالیبره نشده دارای عدم قطعیت ۵٫۰±٪ هستند.

دبی‌سنج‌های مقاومت خطی، که دبی‌سنج‌های جریان آرام نیز نامیده می‌شوند، جریان‌های بسیار کم را اندازه‌گیری می‌کنند که در آن‌ها فشار تفاضلی اندازه‌گیری شده به‌طور خطی با جریان و ویسکوزیته سیال متناسب است. چنین جریانی، جریان درگ ویسکوز یا جریان آرام نامیده می‌شود، در مقابل جریان آشفته‌ای که توسط صفحات اوریفیس، ونتوری‌ها و سایر دبی‌سنج‌های ذکر شده در این بخش اندازه‌گیری می‌شود، و با اعداد رینولدز زیر ۲۰۰۰ مشخص می‌شود. عنصر جریان اصلی ممکن است شامل یک لوله مویین بلند، یک دسته از این لوله‌ها، یا یک پلاگ متخلخل بلند باشد؛ چنین جریان‌های کمی، اختلاف فشار کوچکی ایجاد می‌کنند اما عناصر جریان طولانی‌تر، اختلاف فشارهای بالاتر و قابل اندازه‌گیری‌تری ایجاد می‌کنند. این دبی‌سنج‌ها به ویژه به تغییرات دمایی که بر ویسکوزیته سیال و قطر عنصر جریان تأثیر می‌گذارند، حساس هستند، همان‌طور که در معادله هاگن–پوازوی حاکم بر آن دیده می‌شود.^[۱۰][۱۱]

سطح آب در یک نقطه مشخص در پشت سرریز یا در یک فلوم با استفاده از دستگاه‌های ثانویه مختلف (حباب‌سازها، اولتراسونیک، شناور، و فشار تفاضلی روش‌های رایجی هستند) اندازه‌گیری می‌شود. این عمق بر اساس یک فرمول نظری به شکل ${\displaystyle Q=KH^{X}}$ به نرخ جریان تبدیل می‌شود که در آن ${\displaystyle Q}$ نرخ جریان، ${\displaystyle K}$ یک ثابت، ${\displaystyle H}$ سطح آب، و ${\displaystyle X}$ یک توان است که با دستگاه مورد استفاده تغییر می‌کند؛ یا بر اساس نقاط داده سطح/جریان به دست آمده به صورت تجربی ("منحنی جریان") تبدیل می‌شود. سپس نرخ جریان می‌تواند در طول زمان به جریان حجمی انتگرال‌گیری شود. دستگاه‌های تبدیل سطح به جریان معمولاً برای اندازه‌گیری جریان آب‌های سطحی (چشمه‌ها، نهرها و رودخانه‌ها)، پساب‌های صنعتی و فاضلاب استفاده می‌شوند. از این میان، سرریزها در جریان‌هایی با جامدات کم (معمولاً آب‌های سطحی) استفاده می‌شوند، در حالی که فلوم‌ها در جریان‌هایی با محتوای جامدات کم یا زیاد به کار می‌روند.^[۱۴]

مساحت مقطع عرضی جریان از اندازه‌گیری عمق محاسبه می‌شود و سرعت متوسط جریان به‌طور مستقیم اندازه‌گیری می‌شود (روش‌های داپلر و پروانه‌ای رایج هستند). سرعت ضربدر مساحت مقطع عرضی، نرخ جریانی را به دست می‌دهد که می‌تواند به جریان حجمی انتگرال‌گیری شود. دو نوع دبی‌سنج مساحت-سرعت وجود دارد: (۱) خیس (wetted)؛ و (۲) غیر تماسی. سنسورهای مساحت-سرعت خیس معمولاً باید در کف یک کانال یا رودخانه نصب شوند و از داپلر برای اندازه‌گیری سرعت ذرات معلق استفاده می‌کنند. با داشتن عمق و یک مقطع عرضی برنامه‌ریزی شده، این روش می‌تواند اندازه‌گیری جریان تخلیه را فراهم کند. دستگاه‌های غیر تماسی که از لیزر یا رادار استفاده می‌کنند، در بالای کانال نصب می‌شوند و سرعت را از بالا اندازه‌گیری می‌کنند و سپس از اولتراسوند برای اندازه‌گیری عمق آب از بالا استفاده می‌کنند. دستگاه‌های راداری فقط می‌توانند سرعت‌های سطحی را اندازه‌گیری کنند، در حالی که دستگاه‌های مبتنی بر لیزر می‌توانند سرعت‌های زیرسطحی را اندازه‌گیری کنند.^[۱۵]

مقدار مشخصی از رنگ (یا نمک) در واحد زمان به یک جریان اضافه می‌شود. پس از اختلاط کامل، غلظت اندازه‌گیری می‌شود. نرخ رقیق‌سازی برابر با نرخ جریان است.

سرعت‌سنجی داپلر صوتی (ADV) برای ثبت مؤلفه‌های سرعت لحظه‌ای در یک نقطه واحد با فرکانس نسبتاً بالا طراحی شده است. اندازه‌گیری‌ها با اندازه‌گیری سرعت ذرات در یک حجم نمونه‌برداری از راه دور بر اساس اثر شیفت داپلر انجام می‌شود.^[۱۶]

در بسیاری از خودروهای مدل جدید، از یک سنسور جریان هوای جرمی (MAF) برای تعیین دقیق نرخ جریان جرمی هوای ورودی مورد استفاده در موتور احتراق داخلی استفاده می‌شود. بسیاری از این سنسورهای جریان جرمی از یک عنصر گرم‌شونده و یک سنسور دمای پایین‌دست برای نشان دادن نرخ جریان هوا استفاده می‌کنند. سنسورهای دیگر از یک پره فنردار استفاده می‌کنند. در هر دو حالت، واحد کنترل الکترونیکی خودرو سیگنال‌های سنسور را به عنوان نشانه‌ای آنی از نیاز سوخت موتور تفسیر می‌کند.

دبی‌سنج‌های مغناطیسی، که اغلب «مگ‌متر» یا «الکترومگ» نامیده می‌شوند، از یک میدان مغناطیسی اعمال‌شده به لوله اندازه‌گیری استفاده می‌کنند که منجر به یک اختلاف پتانسیل متناسب با سرعت جریان عمود بر خطوط شار می‌شود. اختلاف پتانسیل توسط الکترودهایی که عمود بر جریان و میدان مغناطیسی اعمال‌شده قرار گرفته‌اند، حس می‌شود. اصل فیزیکی در اینجا قانون فارادی در القای الکترومغناطیسی است. دبی‌سنج مغناطیسی به یک سیال رسانا و یک آستر لوله نارسانا نیاز دارد. الکترودها نباید در تماس با سیال فرایند دچار خوردگی شوند؛ برخی از دبی‌سنج‌های مغناطیسی دارای مبدل‌های کمکی برای تمیز کردن الکترودها در محل هستند. میدان مغناطیسی اعمال‌شده به صورت پالسی است که به دبی‌سنج اجازه می‌دهد تا اثر ولتاژ سرگردان در سیستم لوله‌کشی را خنثی کند.

یک سیستم سرعت‌سنجی نیروی لورنتس، دبی‌سنج نیروی لورنتس (LFF) نامیده می‌شود. یک LFF، نیروی لورنتس یکپارچه یا توده‌ای را که از تعامل بین یک فلز مایع در حال حرکت و یک میدان مغناطیسی اعمال‌شده ناشی می‌شود، اندازه‌گیری می‌کند. در این حالت، طول مشخصه میدان مغناطیسی از همان مرتبه ابعاد کانال است. باید توجه داشت که در مواردی که از میدان‌های مغناطیسی موضعی استفاده می‌شود، امکان انجام اندازه‌گیری‌های سرعت محلی وجود دارد و بنابراین از اصطلاح سرعت‌سنج نیروی لورنتس استفاده می‌شود.

دو نوع اصلی دبی‌سنج اولتراسونیک وجود دارد: داپلر و زمان گذار. در حالی که هر دو از فراصوت برای انجام اندازه‌گیری استفاده می‌کنند و می‌توانند غیرتهاجمی باشند (اندازه‌گیری جریان از خارج لوله یا مخزن، که دستگاه گیره‌ای یا clamp-on نیز نامیده می‌شود)، آن‌ها جریان را با روش‌های بسیار متفاوتی اندازه‌گیری می‌کنند.

دبی‌سنج‌های اولتراسونیک زمان گذار (transit time) اختلاف زمان گذار پالس‌های اولتراسونیک را که در جهت و خلاف جهت جریان منتشر می‌شوند، اندازه‌گیری می‌کنند. این اختلاف زمان، معیاری برای سرعت متوسط سیال در طول مسیر پرتو اولتراسونیک است. با استفاده از زمان‌های گذار مطلق، هم سرعت متوسط سیال و هم سرعت صوت قابل محاسبه است. با استفاده از دو زمان گذار ${\displaystyle t_{\text{up}}}$ و ${\displaystyle t_{\text{down}}}$ و فاصله بین مبدل‌های فرستنده و گیرنده ${\displaystyle L}$ و زاویه تمایل ${\displaystyle \alpha }$ می‌توان معادلات زیر را نوشت: $${\displaystyle v={\frac {L}{2\;\cos \left(\alpha \right)}}\;{\frac {t_{\text{up}}-t_{\text{down}}}{t_{\text{up}}\;t_{\text{down}}}}}$$ و $${\displaystyle c={\frac {L}{2}}\;{\frac {t_{\text{up}}+t_{\text{down}}}{t_{\text{up}}\;t_{\text{down}}}}}$$ که در آن ${\displaystyle v}$ سرعت متوسط سیال در طول مسیر صوت و ${\displaystyle c}$ سرعت صوت است.

با تابش پرتو عریض، فراصوت زمان گذار همچنین می‌تواند برای اندازه‌گیری جریان حجمی مستقل از مساحت مقطع عرضی مخزن یا لوله استفاده شود.^[۱۹]

دبی‌سنج‌های اولتراسونیک داپلر، جابجایی داپلر ناشی از بازتاب یک پرتو اولتراسونیک از ذرات موجود در سیال جاری را اندازه‌گیری می‌کنند. فرکانس پرتو ارسالی تحت تأثیر حرکت ذرات قرار می‌گیرد؛ این تغییر فرکانس می‌تواند برای محاسبه سرعت سیال استفاده شود. برای اینکه اصل داپلر کار کند، باید چگالی کافی از مواد بازتابنده صوتی مانند ذرات جامد یا حباب‌های هوا معلق در سیال وجود داشته باشد. این در تضاد مستقیم با دبی‌سنج اولتراسونیک زمان گذار است، که در آن حباب‌ها و ذرات جامد دقت اندازه‌گیری را کاهش می‌دهند. به دلیل وابستگی به این ذرات، کاربردهای محدودی برای دبی‌سنج‌های داپلر وجود دارد. این فناوری به عنوان سرعت‌سنجی داپلر صوتی نیز شناخته می‌شود.

یکی از مزایای دبی‌سنج‌های اولتراسونیک این است که می‌توانند به‌طور مؤثر نرخ جریان طیف گسترده‌ای از سیالات را اندازه‌گیری کنند، تا زمانی که سرعت صوت در آن سیال مشخص باشد. به عنوان مثال، دبی‌سنج‌های اولتراسونیک برای اندازه‌گیری سیالات متنوعی مانند گاز طبیعی مایع (LNG) و خون استفاده می‌شوند.^[۲۰] همچنین می‌توان سرعت صوت مورد انتظار برای یک سیال معین را محاسبه کرد؛ این مقدار را می‌توان با سرعت صوت اندازه‌گیری شده به صورت تجربی توسط یک دبی‌سنج اولتراسونیک به منظور نظارت بر کیفیت اندازه‌گیری‌های دبی‌سنج مقایسه کرد. افت کیفیت (تغییر در سرعت صوت اندازه‌گیری شده) نشانه‌ای از نیاز به سرویس متر است.

با استفاده از اثر کوریولیس که باعث اعوجاج یک لوله در حال ارتعاش جانبی می‌شود، می‌توان اندازه‌گیری مستقیمی از جریان جرمی را در یک دبی‌سنج کوریولیس به دست آورد.^[۲۱] علاوه بر این، اندازه‌گیری مستقیمی از چگالی سیال نیز به دست می‌آید. اندازه‌گیری کوریولیس بدون توجه به نوع گاز یا مایع اندازه‌گیری شده می‌تواند بسیار دقیق باشد؛ همان لوله اندازه‌گیری را می‌توان برای گاز هیدروژن و قیر بدون کالیبراسیون مجدد استفاده کرد.

دبی‌سنج‌های کوریولیس می‌توانند برای اندازه‌گیری جریان گاز طبیعی استفاده شوند.^[۲۲]

برای جریان‌های لوله، روشی به نام روش زمان گذار اعمال می‌شود که در آن یک ردیاب رادیواکتیو به صورت پالس به جریان اندازه‌گیری شده تزریق می‌شود. زمان گذار با کمک آشکارسازهای تشعشع که در خارج از لوله قرار گرفته‌اند، تعریف می‌شود. جریان حجمی با ضرب سرعت متوسط اندازه‌گیری شده سیال در سطح مقطع داخلی لوله به دست می‌آید. این مقدار جریان مرجع با مقدار جریان همزمان داده شده توسط دستگاه اندازه‌گیری جریان که قرار است کالیبره شود، مقایسه می‌شود.

این روش استاندارد شده است (ISO 2975/VII برای مایعات و BS 5857-2.4 برای گازها). بهترین عدم قطعیت اندازه‌گیری معتبر برای مایعات و گازها ۰٫۵٪ است.^[۲۷]

روش رقیق‌سازی ردیاب رادیواکتیو برای کالیبراسیون اندازه‌گیری جریان کانال باز استفاده می‌شود. محلولی با غلظت ردیاب مشخص با سرعت ثابت و مشخصی به جریان کانال تزریق می‌شود. در پایین‌دست، محلول ردیاب به‌طور کامل در سطح مقطع جریان مخلوط می‌شود، یک نمونه پیوسته گرفته شده و غلظت ردیاب آن در رابطه با محلول تزریق شده تعیین می‌شود. مقدار مرجع جریان با استفاده از شرط تعادل ردیاب بین جریان ردیاب تزریق شده و جریان رقیق‌کننده تعیین می‌شود. این روش استاندارد شده است (ISO 9555-1 و ISO 9555-2 برای جریان مایع در کانال‌های باز). بهترین عدم قطعیت اندازه‌گیری معتبر ۱٪ است.^[۲۷]

با استفاده از روش اندازه‌گیری نوری سرعت‌سنجی داپلر لیزری (LDV)، سرعت‌های محلی جریان در یک (یا احتمالاً چندین) مسیر اندازه‌گیری در امتداد قطر لوله (پروفایل‌های سرعت) اندازه‌گیری می‌شود. دسترسی نوری به سیال که برای این کار لازم است، تحت شرایط عملیاتی با استفاده از روش انشعاب‌گیری (tapping method) محقق می‌شود. مقادیر اندازه‌گیری شده سنسور جریان که قرار است کالیبره شود، با وضوح زمانی بالا در طول اندازه‌گیری‌های LDV ثبت می‌شوند. انحراف اندازه‌گیری سنسورهای جریان (موضوع کالیبراسیون) با مقایسه جریان حجمی تعیین شده با روش LDV و مقدار میانگین زمانی سنسورهای جریان در طول زمان اندازه‌گیری، مشخص می‌شود. بهترین عدم قطعیت اندازه‌گیری معتبر برای آب (۵ تا ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد) ۰٫۷٪ است.^[۲۸]