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超聲波流量計的介紹
關(guān)鍵字:流量計,超聲波流量計,,,,,,,,,,    日期:2013-12-26 16:30:52

超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息大幅拓展。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速,從而換算成流量更加堅強。根據(jù)檢測的方式與時俱進,可分為傳播速度差法、多普勒法初步建立、波束偏移法實施體系、噪聲法及相關(guān)法等不同類型的超聲波流量計。超聲波流量計是近十幾年來隨著集成電路技術(shù)迅速發(fā)展才開始應(yīng)用的一種

非接觸式儀表各有優勢,適于測量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量效果較好。它與水位計聯(lián)動可進行敞開水流的流量測量。使用超聲波流量比不用在流體中安裝測量元件故不會改變流體的流動狀態(tài)核心技術體系,不產(chǎn)生附加阻力開拓創新,儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線運行因而是一種理想的節(jié)能型流量計。

眾所周知必然趨勢,目前的工業(yè)流量測量普遍存在著大管徑促進善治、大流量測量困難的問題,這是因為一般流量計隨著測量管徑的增大會帶來制造和運輸上的困難多樣性,造價提高發揮效力、能損加大、安裝不僅這些缺點明顯,超聲波流量計均可避免安全鏈。因為各類超聲波流量計均可管外安裝、非接觸測流創新為先,儀表造價基本上與被測管道口徑大小無關(guān)真正做到,而其它類型的流量計隨著口徑增加科普活動,造價大幅度增加,故口徑越大超聲波流量計比相同功能其它類型流量計的功能價格比越優(yōu)越強化意識。被認為是較好的大管徑流量測量儀表長期間,多普勒法超聲波流量計可測雙相介質(zhì)的流量,故可用于下水道及排污水等臟污流的測量現場。在發(fā)電廠中高端化,用便攜式超聲波流量計測量水輪機進水量、汽輪機循環(huán)水量等大管徑流量我有所應,比過去的皮脫管流速計方便得多用上了。超聲被流量汁也可用于氣體測量。管徑的適用范圍從 2cm 到 5m 能力建設,從幾米寬的明渠關註、暗渠到 500m 寬的河流都可適用。

另外無障礙,超聲測量儀表的流量測量準確度幾乎不受被測流體溫度連日來、壓力、粘度認為、密度等參數(shù)的影響系統,又可制成非接觸及便攜式測量儀表,故可解決其它類型儀表所難以測量的強腐蝕性重要意義、非導(dǎo)電性適應能力、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測量問題。另外各方面,鑒于非接觸測量特點防控,再配以合理的電子線路,一臺儀表可適應(yīng)多種管徑測量和多種流量范圍測量適應性。超聲波流量計的適應(yīng)能力也是其它儀表不可比擬的堅實基礎。超聲波流量計具有上述一些優(yōu)點因此它越來越受到重視并且向產(chǎn)品系列化、通用化發(fā)展重要作用,現(xiàn)已制成不同聲道的標準型等地、高溫型、防爆型尤為突出、濕式型儀表以適應(yīng)不同介質(zhì)規定,不同場合和不同管道條件的流量測量。

 

超聲波流量計目前所存在的缺點主要是可測流體的溫度范圍受超聲波換能鋁及換能器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制空間載體,以及高溫下被測流體傳聲速度的原始數(shù)據(jù)不全高質量。目前我國只能用于測量 200 ℃以下的流體。另外,超聲波流量計的測量線路比一般流量計復(fù)雜解決方案。這是因為趨勢,一般工業(yè)計量中液體的流速常常是每秒幾米有力扭轉,而聲波在液體中的傳播速度約為 1500m / s 左右上高質量,被測流體流速 ( 流量 ) 變化帶給聲速的變化量最大也是 10 - 3 數(shù)量級.若要求測量流速的準確度為 1 %,則對聲速的測量準確度需為 10 -5 ~ 10 -6 數(shù)量級廣度和深度,因此必須有完善的測量線路才能實現(xiàn)深入交流,這也正是超聲波流量計只有在集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的前題下才能得到實際應(yīng)用的原因。

超聲波流量計由超聲波換能器加強宣傳、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成臺上與臺下。超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量,并將其發(fā)射到被測流體中技術發展,接收器接收到的超聲波信號集聚效應,經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進行顯示和積算。這樣就實現(xiàn)了流量的檢測和顯示重要手段。

超聲波流量計常用壓電換能器互動講。它利用壓電材料的壓電效應(yīng),采用適出的發(fā)射電路把電能加到發(fā)射換能器的壓電元件上像一棵樹,使其產(chǎn)生超聲波振勸講故事。超聲波以某一角度射入流體中傳播,然后由接收換能器接收性能穩定,并經(jīng)壓電元件變?yōu)殡娔苋娓镄?,以便檢測。發(fā)射換能器利用壓電元件的逆壓電效應(yīng)情況正常,而接收換能器則是利用壓電效應(yīng)行業分類。

超聲波流量計換能器的壓電元件常做成圓形薄片,沿厚度振動提高鍛煉。薄片直徑超過厚度的 10 倍數據顯示,以保證振動的方向性。壓電元件材料多采用鋯鈦酸鉛也逐步提升。為固定壓電元件記得牢,使超聲波以合適的角度射入到流體中,需把元件故人聲楔中重要的作用,構(gòu)成換能器整體 ( 又稱探頭 ) 更多可能性。聲楔的材料不僅要求強度高、耐老化足夠的實力,而且要求超聲波經(jīng)聲楔后能量損失小即透射系數(shù)接近 1 緊迫性。常用的聲楔材料是有機玻璃,因為它透明,可以觀察到聲楔中壓電元件的組裝情況高效。另外溝通協調,某些橡膠、塑料及膠木也可作聲楔材料體系。

超聲波流量計的電子線路包括發(fā)射保障性、接收、信號處理和顯示電路責任製。測得的瞬時流量和累積流量值用數(shù)字量或模擬量顯示十分落實。

根據(jù)對信號檢測的原理,目前超聲波流量計大致可分傳播速度差法 ( 包括:直接時差法規則製定、時差法製造業、相位差法、頻差法 ) 波束偏移法關規定、多普勒法發展基礎、相關(guān)法、空間濾波法及噪聲法等類型迎難而上,如圖所示積極。其中以噪聲法原理及結(jié)構(gòu)最簡單,便于測量和攜帶進一步完善,價格便宜但準確度較低集聚,適于在流量測量準確度要求不高的場合使用。由于直接時差法調整推進、時差法狀況、頻差法和相位差法的基本原理都是通過測量超聲波脈沖順流和逆流傳報時速度之差來反映流體的流速的,故又統(tǒng)稱為傳播速度差法機製。其中頻差法和時差法克服了聲速隨流體溫度變化帶來的誤差全過程,準確度較高,所以被廣泛采用探討。按照換能器的配置方法不同不負眾望,傳播速度差撥又分為: Z 法 ( 透過法 ) 、 V 法 ( 反射法 ) 調解製度、 X 法 ( 交叉法 ) 等精準調控。波束偏移法是利用超聲波束在流體中的傳播方向隨流體流速變化而產(chǎn)生偏移來反映流體流速的,低流速時應用的因素之一,靈敏度很低適用性不大.多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理解決,通過測量不均勻流體中散射體散射的超聲波多普

勒頻移來確定流體流量的,適用于含懸浮顆粒敢於監督、氣泡等流體流量測量幅度。相關(guān)法是利用相關(guān)技術(shù)測量流量結構,原理上,此法的測量準確度與流體中的聲速無關(guān)貢獻,因而與流體溫度規模最大,濃度等無關(guān),因而測量準確度高統籌,適用范圍廣最深厚的底氣。但相關(guān)器價格貴,線路比較復(fù)雜堅實基礎。在微處理機普及應(yīng)用后稍有不慎,這個缺點可以克服重要作用。噪聲法 ( 聽音法 ) 是利用管道內(nèi)流體流動時產(chǎn)生的噪聲與流體的流速有關(guān)的原理等地,通過檢測噪聲表示流速或流量值。其方法簡單切實把製度,設(shè)備價格便宜保供,但準確度低。

以上幾種方法各有特點進行部署,應(yīng)根據(jù)被測流體性質(zhì).流速分布情況責任、管路安裝地點以及對測量準確度的要求等因素進行選擇。一般說來由于工業(yè)生產(chǎn)中工質(zhì)的溫度常不能保持恒定保護好,故多采用頻差法及時差法組建。只有在管徑很大時才采用直接時差法。對換能器安裝方法的選擇原則一般是:當(dāng)流體沿管軸平行流動時特點,選用 Z 法深刻變革;當(dāng)流動方向與管鈾不平行或管路安裝地點使換能器安裝間隔受到限制時,采用 V 法或 X 法和諧共生。當(dāng)流場分布不均勻而表前直管段又較短時質生產力,也可采用多聲道 ( 例如雙聲道或四聲道,最多可達8聲道 ) 來克服流速擾動帶來的流量測量誤差。多普勒法適于測量兩相流技術交流,可避免常規(guī)儀表由懸浮料冗M的解決方案;驓馀菰斐傻亩氯⒛p創造更多、附著而不能運行的弊病宣講活動,因而得以迅速發(fā)展。隨著工業(yè)的發(fā)展及節(jié)能工作的開展工藝技術,煤油混合 (COM) 效率、煤水泥合 (CWM) 燃料的輸送和應(yīng)用以及燃料油加水助燃等節(jié)能方法的發(fā)展,都為多普勒超聲波流量計應(yīng)用開辟廣闊前景損耗。 

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