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超声波流量计

发布时间:2018-07-26

    超声波流量计利用超声波在流体中的传播特性来测量流量的流量计。目前主要有两种:

速度差法通过检测并计算超声脉冲在流体流动的顺向和逆向速度的差异来测定流量。

多普勒法—利用声学多普勒原理来确定流体中微粒的流动速度进而得到流体流量的方法1.结构超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示三部分组成。其中超声波换能器结构有三种形式:

(1)夹装型超声波换能器:换能器用钢绳或磁性基座固定并用粘结剂胶合在管道外壁上,与流体不接触,适用大管径流量测量。

(2)插入型超声波换能器:用专门的工具将检出器安装在管道上,换能器直接与被测流体接触,避免了因管壁引起的声速的温度误差以及避免声波穿过管壁时的波形失真(3)管道型超声波换能器:超声波换能器预先安装在一段管道上,优点同插入型。适用于管径300mm以下管道的流量测量。

另外超声波的电子线路包括发射、接收电路和信号处理电路。

2.超声波流量计工作原理(1)传播速度差法基本原理:测量超声波脉冲在顺流和逆流传播过程中的速度之差得到被测流体的流速。根据测量的物理量的不同,可分以下三种方法:

时差法:测量顺、逆流传播时由于超声波传播速度不同而引起的时间差相差法:测量超声波在顺、逆流中传播的相位差。

频差法:测量顺、逆流情况下超声脉冲的循环频率差(2)多普勒法基本原理:以物理学中的多普勒效应为基础。根据声学多普勒效应,当声源和观察者之间有相对运动时,观察者所感受到的声频率将不同于声源所发出的频率,这个因相对运动而产生的频率变化与两物体的相对速度成正比。

在超声波多普勒流量测量方法中,超声波发射器为一固定声源,随流体一起运动的固体颗粒起了与声源有相对运动的“观察者”的作用,当然它仅仅是把入射到固体颗粒上的超声波反射回接收器。发射声波与接收声波之间的频率差,就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移。由于这个频率差正比于流体流速,所以测量频差可以求出流速,进而可以得到流体的流量。

3.超声波流量计的特点(1)超声波流量计属于非接触式仪表,它可以夹装在测量管道外表面,不接触流体,所以不干扰流场,没压力损失,是较理想的节能仪表(2)特别适合大管径流量测量,管径的适用范围从2cm到5m,从几米的明渠,暗渠到500m宽的河流都可适用。

(3)适用介质种类广,除用于测量水、石油等介质外,还能对腐蚀介质、非导电介质、易燃、放射性及气体测量,而且不受流体的压力、温度、粘度、密度的影响。

(4)安装维修方便。无论安装、维修都不需切断流体,不会影响管道内流体的

流通。

(5)能用性好。无论是管道尺寸的改变,还是流量测量范围的变化,超声波具有较大的适用能力。

超声波流量计具有的上述特点,使其用途越来越受到重视并通用化,现已制造出不同声道的标准型、高温型、防爆型仪表以适应不同介质、不同场合和不同管道条件的流量测量。


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