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问答知道

超声波流量计原理分类及说明

一、根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、多普勒法、相关法、空间滤法及噪声法等。
  时差法:超声波流量计采用时差式测量原理,  一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后,被另一个探头接收到,同时,第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到,由于受到介质流速的影响,二者存在时间差Δt,根据推算可以得出流速V和时间差Δt之间的换算关系V=(C2/2L)×Δt,进而可以得到流量值Q。时差法是应用最广泛的方式之一。
  多普勒法:是利用声学多普勒原理,通过测量不均匀流体中散射体散射的超声波多普勒频移来确定流体流量的,适用于含悬浮颗粒、气泡等流体流量测量。
  相关法:是利用相关技术测量流量,原理上,此法的测量准确度与流体中的声速无关,与流体温度,浓度等无关,因而测量准确度高,适用范围广。但相关器价格贵,线路比较复杂。
  噪声法:是利用管道内流体流动时产生的噪声与流体的流速有关的原理,通过检测噪声表示流速或流量值。其方法简单,设备价格便宜,但准确度低。以上几种方法各有特点,应根据被测流体性质.流速分布情况、管路安装地点以及对测量准确度的要求等因素进行选择。
  一般说来由于工业生产中工质的温度常不能保持恒定,故多采用频差法及时差法。只有在管径很大时才采用直接时差法。多普勒法适于测量两相流,可避免常规仪表由悬浮粒或气泡造成的堵塞、磨损、附着而不能运行的弊病。
二、构成:超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波流量计的电子线路包括发射、接收、信号处理和显示电路。测得的瞬时流量和累积流量值用数字量或模拟量显示。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量,并将其发射到被测流体中,接收器接收到的超声波信号,经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。超声波流量计常用压电换能器。它利用压电材料的压电效应,采用适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上,使其产生超声波振劝。超声波以某一角度射入流体中传播,然后由接收换能器接收,并经压电元件变为电能,以便检测。发射换能器利用压电元件的逆压电效应,而接收换能器则是利用压电效应。按照换能器的配置方法不同,传播速度差拨又分为:Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。
三、优点:超声波流量计非接触式仪表,适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量计,不用在流体中安装测量元件,故不会改变流体的流动状态,不产生附加阻力,仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量,故可用于下水道及排污水等脏污流的测量。在发电厂中,用便携式超声波流量计测量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大管径流量,比过去的皮脱管流速计方便得多。超声被流量汁也可用于气体测量。管径的适用范围从2cm到5m,从几米宽的明渠、暗渠到500m宽的河流都可适用。
四、缺点:主要是可测流体的温度范围受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制,以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。目前我国只能用于测量200℃以下的流体。另外,超声波流量计的测量线路比一般流量计复杂。这是因为,一般工业计量中液体的流速常常是每秒几米,而声波在液体中的传播速度约为1500m/s左右,被测流体流速(流量)变化带给声速的变化量最大也是10-3数量级.若要求测量流速的准确度为1%,则对声速的测量准确度需为10-5~10-6数量级,因此必须有完善的测量线路才能实现,这也正是超声波流量计只有在集成电路技术迅速发展的前题下才能得到实际应用的原因。
五、欧思图测量仪器公司的超声波流量计安装步骤:
1:观察安装现场管道是否满足直管段前10D后5D以及离泵30D的距离。(D为管道内直径)
2:确认管道内流体介质以及是否满管。
3:确认管道材质以及壁厚(充分考虑到管道内壁结垢厚度)
4:确认管道使用年限,在使用10左右的管道,即使是碳钢材质,最好也采用插入式安装。
5:前四步骤完成后可确认使用何种传感器安装
6:开始向表体输入参数以确定安装距离。
7:非常重要:准确测量出安装距离。
(1) 外夹式可选安装传感器大概距离,然后微调传感器以达到信号Q值和传输比
(2) 插入式专用工具测量管道上安装点距离,这个距离很重要,它直接影响表的实际测量精度,所以最好进行多次测量以求较高精度。
八、欧思图测量仪器公司的超声波流量计使用中常见问题:
1、 插入式超声波流量计探头使用一段时间,会出现不定期的报警。尤其是输送介质杂质较多时,这种问题会较常见。解决办法:定期清理探头(建议三年清理一次,如果是北方,水质比较差,可以一年清理一次)。
2、 超声波流量计输送介质含有水等液体杂质时,流量计引压管容易产生积液,气温较低时会出现引压管冻堵现象,尤其在北方地区冬季较常见。解决办法:对引压管进行吹扫或加电伴热
超声波在传播过程中,由于受介质和介质中杂质的阻碍或吸收,其强度会产生衰减。不论是超声波流量计还是超声波物位计,对所接受的声波强度都有一定要求,所以都要对各种衰减进行抑制。
点击次数:  更新时间:2017-04-18 11:49:52  【打印此页】  【关闭