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樓主  發(fā)表于: 2008-07-09 14:00
摘 要 超聲波流量計是一種利用超聲波脈沖來(lái)測量流體流量的速度式流量?jì)x表,它從80年代開(kāi)始進(jìn)入我國工業(yè)生產(chǎn)和計量領(lǐng)域,并在90年代得到迅速發(fā)展。文章對我佃國內市場(chǎng)上出現 了各類(lèi)超聲波流量進(jìn)行了深入研究分析,結合多年的實(shí)際應用經(jīng)驗,系統闡述了超聲波流量計的分類(lèi)方法;從儀表性能、被測介質(zhì)經(jīng)濟性,實(shí)用性等方面總結了選用超聲波流量的原則,并對應用中如何選位、安裝、維護提出具體建議,為用戶(hù)合理選擇和應用超聲波流量計提供了一些可以借鑒的經(jīng)驗和方法。
關(guān)鍵詞 超聲流量計;換能器;時(shí)差式;安裝方式

近幾年來(lái),隨著(zhù)電子技術(shù)、數字技術(shù)的發(fā)展,利用超聲波脈沖測量流體流量的技術(shù)發(fā)展很快,基于不同原理,適用于不同場(chǎng)合的各種型式的超聲波流量計得到了廣泛應用,同時(shí)也對廣大用戶(hù)提出如何認識超聲波流量計、怎樣選擇合適的類(lèi)型,使用中應注意些什么問(wèn)題等一系列問(wèn)題,本文綜合國內超聲波流量計目前的發(fā)展情況及多年應用的實(shí)踐,對上述問(wèn)題進(jìn)行了些探討。
1 超聲波流量計的分類(lèi) 超聲波流量計的各類(lèi)很多,依照不同的分類(lèi)方法,可以分為不同類(lèi)型的超聲波流量計。
1.1 多譜勒式超聲波流量計
如圖1,換能器1發(fā)射頻率為f1的超聲波信號,經(jīng)過(guò)管道內液體中的懸浮顆;驓馀莺,頻率發(fā)生偏移,以f2的頻率反射到換能器2,這就是多譜勒將就,f2與f1之差即為多譜勒頻差fd。
設流體流速為v,超聲波聲速為c,多譜勒頻移fd正比于流體流速v,即
所以流體流速
當管道條件、換能器安裝位置、發(fā)射頻率、聲速確定以后,c、f1、θ即為常數,流體流速和多譜勒頻移成正比,通過(guò)測量頻移就可得到流體流速,進(jìn)而求得流體流量。
1.2時(shí)差式超聲波流量計
時(shí)差式超聲波流量計是利用聲波在流體中順流傳播和逆流傳播的時(shí)間差與流體流速成正比這一原理來(lái)測量流體流量的。
如圖2,換能器1向換能器2發(fā)射超聲波信號,這是順流方向,其傳播時(shí)間為
反之,逆流方向的傳播時(shí)間為:
時(shí)間差為:
由于c>>v,故
所以,流體流速
同樣,c、L、θ均為常數,測得時(shí)間差△t即可求出流體流速v進(jìn)而求得流體流量。
2 區別
根據超聲波流量計使用場(chǎng)合不同,可以分為固定式超聲波流量計和便攜式超聲波流量計。
2.1這兩類(lèi)超聲波流量計的主要區別
(1)適用的場(chǎng)合不同
固定式超聲波流量計用于安裝在某一固定位置,對某一特定管道內流體的流量進(jìn)行長(cháng)期不間斷的計量;便攜式超聲波流量計具有很大的機動(dòng)性,主要用于對不同管道的流體流量作臨時(shí)性測量。
(2)供電方式不同
固定式超聲波流量計要求長(cháng)期連續運行,所以要使用220V交流電源,便攜式超聲波流量計既可以使用現場(chǎng)的交流電源,也備有內置充電電池,可以連續工作5~10h[小時(shí)],大大方便了不同場(chǎng)合臨時(shí)性流量測量的需要。
(3)部分功能不同
因定式超聲波流量計,通常都有4-20mA信號輸出等功能,供遠傳顯示使用,但其內部只能存貯一條管道的參數;便攜式超聲波流量計只是為了現場(chǎng)查看當時(shí)流量和短時(shí)間內的累計流量,故一般無(wú)輸出信號功能,但為了方便測量不同管道流量,它具有豐富的貯存功能,可以同時(shí)存貯數十條不同管道的參數,供隨時(shí)調出使用。
2.2 換能器供電方式不同
可以分為外貼式、插入式、管段式三種超聲波流量計。
(1)外貼式
外貼式超聲波流量計是生產(chǎn)最早,用戶(hù)最熟悉且應用最廣泛的超聲波流量計,安裝換能器無(wú)需管道斷流,即貼即用,它充分體現了超聲波流量計安裝簡(jiǎn)單、使用方便的特點(diǎn)。
(2)管段式
某些管道因材質(zhì)疏、導聲不良,或者銹蝕嚴重,襯里和管道內空間有間隙等原因,導致超聲波信號衰減嚴重,用外貼式超聲波流量計無(wú)法正常測量,所以產(chǎn)生了管段式超聲波流量計。
管段式超聲波流量計把換能器和測量管組成一體,解決了外貼式流量計在測量中的一個(gè)難題。而且測量精度也比其它超聲波流量計要高,但同時(shí)也犧牲了外貼式超聲波流量計不斷流安裝這一優(yōu)點(diǎn),要求切開(kāi)管道安裝換能器。
(3)插入式
插入式超聲波流量計 介于上述二者中間。在安裝上可以不斷流,利用專(zhuān)門(mén)工具在有水的管道上打孔,把換能器插入管道內,完成安裝。由于換能器在管道內,其信號的發(fā)射、接受只經(jīng)過(guò)被測介質(zhì),而不經(jīng)過(guò)管壁和襯里,所以其測量不受管質(zhì)和管襯材料限制。

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