流量检测与压力检测、温度检测并列为工业生产过程中的三大检测。其中,流量检测作为能源计量的重要组成部分,在工农业生产、人民生活、军事国防和科学研究等领域均有广泛的应用。为了解决传统流量传感器主要依靠电源或化学电池供电导致的系统布线复杂、使用寿命有限、成本高等问题,本文基于摩擦起电与静电感应耦合原理,结合流体力学相关理论,提出了一种摩擦电式气动浮子流量传感器的设计方法,并根据实际应用需求设计了两种摩擦电式浮子流量传感器。主要研究内容如下:论文首先介绍了摩擦纳米发电机的基本工作原理,揭示了其产生电能的内在物理机制。然后选取单电极式摩擦纳米发电机为研究对象,分析了单电极式摩擦纳米发电机的电输出性能规律。进一步地,研究了浮子流量传感器的流量检测实现机理,并形成了摩擦电式浮子流量传感器的设计理论。最后分析了摩擦电式浮子流量传感器输出开路电压随流量的变化规律,阐明了摩擦电式浮子流量传感器的检测原理。建立了单电极式摩擦传感单元仿真模型,并通过COMSOL Multiphysics软件分析了摩擦传感单元间纵向分离距离和水平滑动距离下的电压输出规律,为摩擦电式流量传感器的设计提供了研究基础。随后开展了三角电极型摩擦传感单元和磁翻板型摩擦传感单元的仿真分析,分别研究了浮子位置变化和磁滚柱翻转状态对摩擦传感单元电势分布规律的影响,为后续原理样机的设计提供支撑。结合理论研究和仿真分析的结果,开展了摩擦电式浮子流量传感器的结构设计。先后设计了可用于气动流量监测的三角电极型摩擦电式传感器和气液两用的多功能磁翻板型摩擦电式传感器。随后分别开展了两种摩擦电式传感器原理样机的加工制作,确定了原理样机的具体结构和尺寸,并初步测试了摩擦传感单元间输出开路电压随其重叠面积变化的关系,为摩擦电式流量传感器的实验研究提供指导和借鉴。搭建了实验测试系统,开展了流量、气压、液位等不同工况下输出性能的实验研究,确定了两种摩擦电式传感器的检测范围、线性度以及最小分辨率。进一步地,对摩擦电式传感器进行功能展示,通过与商用流量/液位传感器的性能对比对摩擦电式传感器的准确性和稳定性进行了评估。本课题通过理论分析、仿真模拟和实验研究等手段系统研究了摩擦电式浮子流量传感器的输出特性,该研究可为促进摩擦电式传感器面向流体工程内的实际应用提供借鉴和参考。