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時(shí)差式超聲波流量計(jì)的結(jié)構(gòu)形式
關(guān)鍵字：超聲波流量計(jì) 日期：2012-12-20 9:20:07
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超聲波流量計(jì)的結(jié)構(gòu)形式
1．構(gòu)成
流量計(jì)主要由流量計(jì)表體統籌推進、超聲波換能器及其安裝部件和信號(hào)處理單元組成方案。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)插入式和外夾式流量計(jì)，安裝換能器處的管道可做表體使用保護好。插入式流量計(jì)的換能器直接與被測(cè)流體接觸組建，外夾式流量計(jì)的換能器緊密安裝在管道壁外。
2．形式
流量計(jì)按換能器安裝方式可分為插入式和外夾式兩種形式運行好。插入式流量計(jì)根據(jù)換能器的數(shù)量不同，分為單聲道流量計(jì)可能性更大，雙聲道流量計(jì)和多聲道流量計(jì)部署安排。
流量計(jì)的輸出方式有脈沖輸出、模擬量輸出和數(shù)字通訊輸出等技術。超聲波流量計(jì)由超聲波換能器推廣開來、電子線(xiàn)路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換超聲波能量相對較高，并將其發(fā)射到被測(cè)流體中資源配置，接收器接收到的超聲波信號(hào)信息，經(jīng)電子線(xiàn)路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號(hào)供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算，這樣就實(shí)現(xiàn)了流量的檢測(cè)和顯示大力發展。
超聲波流量計(jì)常用壓電換能器豐富內涵。它利用壓電材料的壓電效應(yīng)，采用適當(dāng)?shù)陌l(fā)射電路把電能加到發(fā)射換能器的壓電元件上產能提升，使其產(chǎn)生超聲波振勸適應性。超聲波以某一角度射人流體中傳播，然后由接收換能器接收通過活化，并經(jīng)壓電元件變?yōu)殡娔苈涞厣?，以便檢測(cè)。發(fā)射換能器利用壓電元件的逆壓電效應(yīng)健康發展，而接收換能器則是利用壓電效應(yīng)有效保障。超聲波流量計(jì)換能器的壓電元件常做成圓形薄片，沿厚度振動(dòng)長效機製。薄片直徑超過(guò)厚度的10倍講實踐，以保證振動(dòng)的方向性。壓電元件材料多采用鋯鈦酸鉛製高點項目。為固定壓電元件為產業發展，使超聲波以合適的角度射入到流體中，需把元件固定入聲道中有所增加，構(gòu)成換能器整體（又稱(chēng)探頭）各項要求。
超聲波流量計(jì)的電子線(xiàn)路包括發(fā)射、接收越來越重要的位置、信號(hào)處理和顯示電路新技術。測(cè)得的瞬時(shí)流量和累積流量值用數(shù)字量或模擬量顯示。
根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測(cè)的原理不要畏懼，目前超聲波流量計(jì)大致可分傳播速度差法（包括：直接時(shí)差法服務為一體、時(shí)差法、相位差法逐漸顯現、頻差法）波束偏移法全會精神、多普勒法、相關(guān)法拓展基地、空間濾波法及噪聲法等類(lèi)型集中展示。其中以噪聲法原理及結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，便于測(cè)量和攜帶體系流動性，價(jià)格便宜但準(zhǔn)確度較低探索創新，適于在流量測(cè)是通過(guò)測(cè)量超聲波脈沖順流和逆流傳播時(shí)速度之差來(lái)反映流體的流速的，故又統(tǒng)稱(chēng)為傳播速度差法實現了超越。其中頻差法和時(shí)差法克服了聲速隨流體溫度變化帶來(lái)的誤差新產品，準(zhǔn)確度較高去完善，所以被廣泛采用。按照換能器的配置方法不同長遠所需，傳播速度差法又分為：Z法（透過(guò)法）求索、V法（反射法）、X法（交叉法）等生產創效。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(lái)反映流體流速的結構，低流速時(shí)，靈敏度很低適用性不大優化上下。多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理能力建設，通過(guò)測(cè)量不均勻流體中散射體散射的超聲波多普勒頻移來(lái)確定流體流量的，適用于含懸浮顆粒生產體系、氣泡等流體流量測(cè)量服務。相關(guān)法是利用相關(guān)技術(shù)測(cè)量流量，原理上能力和水平，此法的測(cè)量準(zhǔn)確度與流體中的聲速無(wú)關(guān)覆蓋，因而與流體溫度、濃度等無(wú)關(guān)研究，因而測(cè)量準(zhǔn)確度高高效，適用范圍廣。但相關(guān)器件價(jià)格貴競爭激烈，線(xiàn)路比較復(fù)雜持續創新。噪聲法（聽(tīng)音法）是利用管道內(nèi)流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪聲與流體的流速有關(guān)的原理，通過(guò)檢測(cè)噪聲表示流速或流量值空白區。其方法簡(jiǎn)單協調機製，設(shè)備價(jià)格便宜，但準(zhǔn)確度低形勢。
以上幾種方法各有特點(diǎn)實踐者，應(yīng)根據(jù)被測(cè)流體性質(zhì)。流速分布情況約定管轄、管路安裝地點(diǎn)以及對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的要求等因素進(jìn)行選擇數據。一般說(shuō)來(lái)由于工業(yè)生產(chǎn)中介質(zhì)的溫度常不能保持恒定，故多采用頻差法及時(shí)差法發揮。只有在管徑很大時(shí)才采用直接時(shí)差法改進措施。對(duì)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(dòng)時(shí)，選用Z法長足發展；當(dāng)流動(dòng)方向與管軸不平行或管路安裝地點(diǎn)使換能器安裝間隔受到限制時(shí)，采用V法或X法穩步前行。當(dāng)流場(chǎng)分布不均勻而表前直管段又較短時(shí)結構不合理，也可采用多聲道（例如雙聲道或四聲道）來(lái)克服流速擾動(dòng)帶來(lái)的流量測(cè)量誤差動手能力。多普勒法適于測(cè)量?jī)上嗔鳎杀苊獬Ｒ?guī)儀表由懸浮烈庖娬髟?；驓馀菰斐傻亩氯嵘?、磨損、附著而不能運(yùn)行的弊病的必然要求，因而得以迅速發(fā)展研究成果。隨著工業(yè)的發(fā)展及節(jié)能工作的開(kāi)展，煤油混合(COM)完善好、煤水混合(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)展大面積，都為多普勒超聲波流量計(jì)應(yīng)用開(kāi)辟?gòu)V闊前景。
（三）計(jì)量性能要求
表2 -10為推薦的準(zhǔn)確度等級(jí)系列問題分析，如采用非表中所列準(zhǔn)確度等級(jí)培養，需在流量計(jì)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中及流量計(jì)銘牌上明示。流量計(jì)在q1≤q更加完善；的流量范圍內(nèi)形式，其最大允許誤差應(yīng)符合表10的規(guī)定，在q十大行動。i左右。≤q<吼的流量范圍內(nèi)，最大允許誤差不超過(guò)表中規(guī)定的最大允許誤差的2倍綜合措施。并且可靠保障，對(duì)氣體流量計(jì)，qf對(duì)應(yīng)的流速應(yīng)不大于3m/s建言直達；對(duì)液體流量計(jì)多種，qt對(duì)應(yīng)的流速應(yīng)不大于0. 3m／s。表2 -10準(zhǔn)確度等級(jí)
(1)流量計(jì)系數(shù)調(diào)整
連續(xù)兩次檢定之間流量計(jì)系數(shù)的調(diào)整量應(yīng)不超過(guò)準(zhǔn)確度等級(jí)所對(duì)應(yīng)的最大允許誤差的2倍充分發揮。如超過(guò)發展成就，可降低該流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)直至滿(mǎn)足要求，或按檢定不合格處理重要方式。
(2)重復(fù)性
流量計(jì)的重復(fù)性不得超過(guò)相應(yīng)準(zhǔn)確度等級(jí)規(guī)定的最大允許誤差絕對(duì)值的1/3開展面對面。
(3)雙向測(cè)量的流量計(jì)兩個(gè)測(cè)量方向應(yīng)分別進(jìn)行檢定。
(4)外夾式流量計(jì)應(yīng)對(duì)每對(duì)探頭分別檢定非常重要，并盡量在與使用管徑相同的管徑下進(jìn)行檢定進一步提升。如使用管徑與檢定管徑之比大于2或小于1／2，使用時(shí)流量計(jì)應(yīng)增加一個(gè)0. 5%的附加
誤差營造一處。
（四）用途
時(shí)間差法流量計(jì)用于單相液體或氣體的流量測(cè)量改革創新，多普勒流量計(jì)主要用于污水流量測(cè)量
（五）換能器信號(hào)傳播與接收
在超聲流量計(jì)中通常采用壓電陶瓷材料做為換能器，它具有高聲阻，而氣體的聲阻是低的新模式，因此對(duì)于陶瓷換能器向氣體輸送能量阻撓匹配是很困難的實現，至少工作過(guò)程是低效率的。接收信號(hào)的特性還與聲束傳播順流或逆流有關(guān)組織了，各類(lèi)流量計(jì)解決此問(wèn)題采取不同的方案服務體系。傳統(tǒng)的方法是應(yīng)用很低密度材料覆蓋于壓電陶瓷材料換能器的表面，以達(dá)到不同阻撓的匹配搶抓機遇。此覆蓋層應(yīng)穩(wěn)定分析，應(yīng)用此技術(shù)除耦合外還可以改善結(jié)構(gòu)問(wèn)題。為了降低換能器的振響全面闡釋，可附加一個(gè)吸收襯墊非常激烈，通常此類(lèi)換能器的頻率范圍為140kHz到180kHz。聚氟乙烯(PVDF)膜具有低聲阻特性集中展示，它在伸張和支撐時(shí)有壓電性質(zhì)實力增強，可以做為發(fā)射器，亦可做為接收器的可逆工作方式共享。其缺點(diǎn)是對(duì)溫度敏感．因此其電子線(xiàn)路的增益需要隨時(shí)改變以適應(yīng)它信息化。換能器的一個(gè)工作難題是換能器需面臨灰塵，在所有網(wǎng)狀系統(tǒng)中皆有一些灰塵生動，但在陳舊系統(tǒng)可能存在所謂塵暴新型儲能。灰塵主要由氧化鐵和二氧化硅組成新品技，當(dāng)速度分布變化或其他擾動(dòng)時(shí)氣流就積聚它範圍，它對(duì)換能器的機(jī)械磨損以及喪失線(xiàn)性特性等方面有很大關(guān)系。
對(duì)于流量計(jì)低流量時(shí)的準(zhǔn)確度紮實做，換能器的線(xiàn)性度很重要空間廣闊，非線(xiàn)性特性甚至在無(wú)流量時(shí)可能引起兩方向的計(jì)時(shí)差別，結(jié)果實(shí)際上無(wú)流量卻出現(xiàn)流量顯示提供深度撮合服務，因此換能器需要良好的線(xiàn)性度服務品質。灰塵附著于線(xiàn)性換能器的表面組成部分，可能使換能器具有不同的振幅而產(chǎn)生非線(xiàn)性影響。
常用安裝方法：
(1)平行雙聲道Z法（即一側(cè)換能器斜方向發(fā)射聲波到對(duì)面一側(cè)換能器接收）
(2)雙聲V法反射，其特點(diǎn)是發(fā)射換能器發(fā)射聲束散射至對(duì)面一側(cè)換能器接收的過程中，布置于弦位置上發展契機。
(3)單聲道V法（即發(fā)射聲波經(jīng)對(duì)面管壁反射到同側(cè)另一換能器接收）傳播方式。
(4)四聲道組合傳播聲波促進進步，兩個(gè)聲道是V法反射布置發力，為流量測(cè)量的基本信號(hào)；另兩個(gè)聲道之一的聲束是按直徑途徑傳播，之二的聲束是按持續創新；角形反射途徑傳播改善，作為流速分布修正的輔助信號(hào) |
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