超声波流量计的原理分类及详细说明
根据信号检测原理,目前超声波流量计大致可分为传播速度差法(包括直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、相关法、空间滤波法和噪声法。其中,噪声法原理和结构最简单,易于测量和携带,价格便宜但精度低,适合在流量测量精度不高的场合使用。
因为直接时差法、时差法、频差法、相位差法的基本原理都是通过测量超声波脉冲的前后传播速度之差来反映流体的流速,所以也统称为传播速度差法。其中,频差法和时差法克服了声速随流体温度变化带来的误差,精度较高,因此应用广泛。根据换能器配置方式的不同,传播速度的不同可分为Z法(透射法)、V法(反射法)和X法(交叉法)。
波束偏移法是利用超声波束在流体中传播方向随流体速度变化的偏差来反映流体速度的。低速时灵敏度很低,适用性不大。
多普勒法是基于声学多普勒原理,通过测量非均匀流体中散射体散射的超声多普勒频移来确定流体流量,适用于含有悬浮颗粒、气泡等流体的流量测量。
相关法是利用相关技术测量流量。这种方法的测量精度原则上与流体中的声速无关,因此与流体的温度和浓度无关,因此测量精度高,适用范围广。但是相关器价格昂贵,电路复杂。这个缺点可以在微处理器普及应用后克服。
噪声法(监听法)的原理是流体在管道中流动时产生的噪声与流体的流速有关,通过检测噪声来表示流速或流量值。方法简单,设备便宜,但精度低。
上述方法各有特点,应根据被测流体性质、流速分布、管道安装位置和对测量精度的要求进行选择。一般来说,在工业生产中,由于工质温度不能保持恒定,常采用频差法和时差法。直接时差法只在管径很大的情况下使用。换能器安装方式的选择原则一般是:当流体平行于管轴流动时,选择Z法;当流向不平行于管铀或管道的安装位置限制了换能器的安装间距时,采用V法或X法。当流场分布不均匀,表前直管段较短时,也可以采用多通道(如双通道或四通道)来克服速度扰动带来的流量测量误差。多普勒法适用于测量两相流,可以避免常规仪器被悬浮颗粒或气泡堵塞、磨损和附着的弊端,因此发展迅速。随着工业的发展和节能工作的开展,煤油(COM)和煤泥(CWM)燃料的运输和应用以及燃油加水燃烧等节能方法的发展,为多普勒超声波流量计的应用开辟了广阔的前景。
组成:超声波流量计由超声波换能器、电子电路和流量显示及累加系统组成。超声波流量计的电子电路包括发射、接收、信号处理和显示电路。测量的瞬时和累积流量值通过数字或模拟量显示。超声波发射换能器将电能转换成超声波能量,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电路放大,转换成代表流量的电信号,提供给显示积算仪进行显示和积算。这样就实现了交通的检测和显示。压电换能器常用于超声波流量计。它利用压电材料的压电效应,用合适的发射电路给发射换能器的压电元件加上电能,使其产生超声波振动。超声波以一定的角度射入流体中传播,然后被接收换能器接收,通过压电元件转换成电能进行检测。发射换能器利用压电元件的逆压电效应,而接收换能器利用压电效应。
优点:超声波流量计是一种非接触式仪表,适用于测量不易接触和观察的流体和较大的管道径流量。它可以与水位计连接,测量开放水的流量。超声波流量计是一种理想的节能流量计,因为它不需要在流体中安装测量元件,所以不会改变流体的流动状态而产生附加阻力,仪器的安装和维护也不会影响生产管道的运行。多普勒超声波流量计可以测量两相介质的流量,所以可以用来测量下水道、污水等脏流量。在电厂中,使用便携式超声波流量计测量大型管道径流,如汽轮机进水和汽轮机循环水,比以前的皮托管测速仪方便得多。超声波流量汁也可用于气体测量。管径适用范围从2cm到5m,从几米宽的明渠、涵洞到500m m宽的河流都可以适用。
4.缺点:被测流体的温度范围主要受限于超声换能器铝的耐温性能和换能器与管道之间的耦合材料,高温下被测流体的声速原始数据不完整。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电路比一般流量计复杂。这是因为,在一般的工业计量中,液体的速度往往是几米每秒,而声波在液体中的传播速度约为1500m/s,被测流体速度(流量)的变化带来的声速最大变化也在10-3的量级。如果要求测量速度的精度为1%,那么测量声速的精度需要在10-5 ~ 10-6的数量级,所以必须有完善的测量电路来实现,这也是为什么超声波流量计只能在集成电路技术飞速发展的前提下才能在实际中应用。
动词 (verb的缩写)超声波流量计的安装步骤
超流体的安装可遵循以下步骤:
一:观察安装现场的管线是否满足直管段前10D和后5D以及距泵30D的距离要求。(d是管道的内径)
2:确认管路中的流体介质,管路是否充满。
三。确认管道的材质和壁厚(充分考虑管道内壁的结垢厚度)。
四:确认管道的使用寿命。使用10左右的管道时,即使是碳钢材质,也最好采用插入式安装。
五:前四步完成后,就可以确认安装哪个传感器了。
六:开始向表体输入参数,确定安装距离。
七:非常重要:准确测量安装距离。
(1)外夹式可以随意安装传感器的大概距离,然后不断调试可移动的传感器,达到信号传输比。
最佳匹配
(2)插入专用工具测量管道上安装点的距离,这一点非常重要,直接影响到仪表。
实际测量精度,所以为了更高的精度,最好进行多次测量。
八:安装传感器-调试信号-防水-整理信号线-清理现场线头等废料-完成安装-检查并签字。
不及物动词超声波流量计使用中的常见问题:
1.超声波流量计的探头使用一段时间后,会出现不规则报警。尤其是输送介质中杂质较多的时候,这个问题会比较普遍。解决方法:定期清洁探头(建议一年一次)。
2.当超声波流量计的输送介质中含有水等液体杂质时,流量计的引压管容易积液,温度较低时,引压管会冻堵,尤其是在冬季的北方地区。解决方法:吹扫压铅管或加电伴热。
超声波在传播过程中,由于受到介质和介质中杂质的阻碍或吸收,其强度会衰减。超声波流量计和超声波物位计都对声波强度有一定的要求,所以要抑制各种衰减。