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超声波流量计的工作原理

来源: 2021-12-30 10:12:59      点击: <0

        很多朋友对于超声波流量计都是有着了解的,但是实际上很多朋友对于超声波流量计的工作原理以及测量原理是不了解的,今天我们就带着大家一起来看看超声波的工作原理,希望可以对大家有所帮助。

超声波流量计介绍

  超声波流量计采用的是时差法测量原理。它的高可靠性是积8年的制造经验加上博采众长,通过不断完善提高得到的;是由于采用了最新的诸如Philips、Tl、美国国家半导体公司的新型高性能集成元器件加上先进的SMD贴装器件生产线大规模生产实现的。

  40皮秒(40×10 秒)的时间分辨率,0.5%的线性度。 低电压多脉冲原理,保证可靠运行。 两路0.1%精度的模拟输入,接入温度传感器电流信号,即变成热量计! 实现中文显示,软件开放式设计,所有参数用户皆可设定;硬件元件参数无关化设计,无需调整即能确保每一台流量计具有完全相同的性能。

  超声波流量计主机机型有:便携式、壁挂式、标准盘装式、手持式、一体式。传感器具有:方便安装的外缚式、可靠工作的插入式、高可靠高精度的标准管段式、超高精度的标准型π管段式。

超声波流量计的原理

  超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速,从而换算成流量。根据检测的方式,可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种

  非接触式仪表,适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量计比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态,不产生附加阻力,仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。

  众所周知,工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题,这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难,造价提高、能损加大、安装不仅这些缺点,超声波流量计均可避免。因为各类超声波流量计均可管外安装、非接触测流,仪表造价基本上与被测管道口径大小无关,而其它类型的流量计随着口径增加,造价大幅度增加,故口径越大超声波流量计比相同功能其它类型流量计的功能价格比越优越。被认为是较好的大管径流量测量仪表,多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量,故可用于下水道及排污水等脏污流的测量。在发电厂中,用便携式超声波流量计测量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大管径流量,比过去的皮脱管流速计方便得多。超声被流量汁也可用于气体测量。管径的适用范围从2cm到5m,从几米宽的明渠、暗渠到500m宽的河流都可适用。

  另外,超声波流量计的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响,又可制成非接触及便携式测量仪表,故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。另外,鉴于非接触测量特点,再配以合理的电子线路,一台仪表可适应多种管径测量和多种流量范围测量。超声波流量计的适应能力也是其它仪表不可比拟的。超声波流量计具有上述一些优点因此它越来越受到重视并且向产品系列化、通用化发展,现已制成不同声道的标准型、高温型、防爆型、湿式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。

  超声波按照倾斜角度横穿过管道中的流体后被交替接收/ 发送。穿过水前进的超声波与水的流向相反时,传播速度将变慢;相反,与水的流向相同时,传播速度将变快。这两个超声波的传播时间差将被换算成流量。

超声波流量计的工作原理

  根据对信号检测的原理,超声流量计可分为传播速度差法(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、互相关法、空间滤法及噪声法等。

  1、时差法:测量顺逆传播时传播速度不同引起的时差计算被测流体速度。采用两个声波发送器(SA和SB)和两个声波接收器(RA和RB)。同一声源的两组声波在SA与RA之间和SB与RB之间分别传送。

  2、相位差法:测量顺逆传播时传播时由于时差引起的相位差计算速度。发送器沿垂直于管道的轴线发送一束声波,由于流体流动的作用,声波束向下游偏移一段距离。偏移距离与流速成正比。

  3、频差法:测量顺逆传播时传播时的声环频率差。当超声波在不均匀流体中传送时,声波会产生散射。流体与发送器间有相对运动时,发送的声波信号和被流体散射后接收到的信号之间会产生多普勒频移。

特点

  (1)超声流量计可作非接触测量。夹装式换能器超声流量计可无须停流截管安装,只要在既设管道外部安装换能器即可。这是超声流量计在工业用流量仪表中具有的独特优点,因此可作移动性(即非定点固定安装)测量,适用于管网流动状况评估测定。

  (2)超声流量计为无流动阻挠测量,无额外压力损失。

  (3)超声流量计适用于大型圆形管道和矩形管道,且原理上不受管径限制,可认为是在无法实现实流校验的情况下优先考虑的选择方案。

  (4)超声流量计可测量非导电性液体,在无阻挠流量测量方面是对电磁流量计的一种补充。

  超声波流量计工作原理

  超声波流量计(Ultrasonic flowmeter)是通过检测流体流动对超声波束的作用以测量流体流速的信息的装置,根据对信号的检测方式,可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法。多普勒法是利用声学多普勒原理,通过测量不均匀流体中散射体散射的超声波多普勒频移来确定流体流量的,适用于含悬浮颗粒、气泡等流体流量测量。波束偏移法是利用超声波束在流体中的传播方向随流体流速变化而产生偏移来反映流体流速的,低流速时,灵敏度很低适用性不大。目前是应用最为广泛的是时差法测量原理。结合多脉冲技术、数字信息处理技术以及信号处理电路将测量数据进行实时显示。

  时差法是通过发送传感器产生出超声波信号并将其散发于空气流中,信号通过管壁、流体到接收传感器上,同时,接收传感器发散同样的超声波信号,信号经过管壁、流体到发送传感器上。此时,因为流速的存在使得时间差值,可根据时间差算出流速,进而算出流量。

  超声波流量计的结构主要分为超声波信号发生器、信号接收器以及信息处理电路、流量显示。其中首先通过超声波信号发生器发送信号,接收传感器接受信号,获得时间差值,根据信息处理电路将超声波信息进行处理,以电信号的形式将流量传送给显示屏并将结果显示出来。

  超声波流量计不仅可以测量常规管道的流量,也可以测量不易观察、不易测量的管道。不仅可以测量常规流体流量,也可以测量强腐蚀、放射性强的流体。因此,吸引了各个企业的购买。但是其也有缺点,其缺点就在于测量的介质温度不宜过高,目前国内的超声波流量计可测量的范围主要是在200℃以下。

超声波流量计测量原理

  声波按性质分为电磁波和机械波两大类。电磁波是由于电磁力的作用而产生的,是电磁场变化在空间的传播过程。电磁波按频率可分为无线电波、红外线、可见光、紫外光、X射线等。机械波是由于机械力产生的机械波动在介质中的传播,它传播的是机械能,仅能在介质中传播。声波是一种机械波,按频率分为次声波、可闻声波、超声波。频率低于20Hz的波是次声波;频率在20~20000Hz的波成为可闻声波;频率在20kHz以上的波称之为超声波。

  超声波是频率在20kHz以上的机械振动波,它的指向性好,能量集中,穿透本领大,能穿透几米厚的钢板,能量消耗不大,在遇到两种介质的分界面时,能产生明显的反射和折射现象。

  超声波在传播的过程中是有一定的衰退现象,这是因为介质吸收超声波的能量而引起的。超声波在空气中衰减较快,尤其是频率高时衰减更快,故在空气中传播时采用频率较低的超声波,一般在几十kHz,(40kHz)而在液体及其固体中衰减较慢,传播较远,因此可采用较高的频率,一般为几百kHz或更高。

  超声波传感器应用范围比较广阔,可用于测流量(超声波流量计)、测液位(超声波液位计)、测物位(超声波物位计)测材料厚度和防盗报警。

好了,今天我们的这个超声波流量计的工作原理就到这里结束了,还有问题的话,我们欢迎您随时联系咨询我们,我们收到之后会第一时间回复您的。

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