消防管超声波流量计怎么接线

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清华大学2012届毕业设计说明书 第II页共II页 目 录 TOC\o"1-3"\h\z?PERLINK\l_Toc191001绪论 PAGEREF_Toc191001 HYPERLINK\l_Toc203611.1 超声波流量测量技术发展概述 PAGEREF_Toc203611 HYPERLINK\l_Toc139881.2 常用流量计类型和性能比较 PAGEREF_Toc139882 HYPERLINK\l_Toc308781.3 超声波流量计的特点和用途 PAGEREF_Toc308783 HYPERLINK\l_Toc5111.4 超声波流量计 PAGEREF_Toc5113 HYPERLINK\l_Toc62431.4.1 多普勒超生波流量计 PAGEREF_Toc62434 HYPERLINK\l_Toc72471.4.2 时差法超生波流量计 PAGEREF_Toc72474 HYPERLINK\l_Toc243702 超声波流量计原理 PAGEREF_Toc243705 HYPERLINK\l_Toc324512.1 超声波简介 PAGEREF_Toc324515 HYPERLINK\l_Toc109632.1.1 超声波的频率 PAGEREF_Toc109635 HYPERLINK\l_Toc317582.1.2 超声波的发生 PAGEREF_Toc317585 HYPERLINK\l_Toc263802.2 研究超声波流量计测水量需用：时差法 PAGEREF_Toc263805 HYPERLINK\l_Toc115723 时差法超声波流量计的总体设计 PAGEREF_Toc115727 HYPERLINK\l_Toc71083.1 流量计设计参数 PAGEREF_Toc71087 HYPERLINK\l_Toc188623.2 换能器的安装 PAGEREF_Toc188627 HYPERLINK\l_Toc238263.3 测量原理 PAGEREF_Toc238268 HYPERLINK\l_Toc280793.3.1 声学原理 PAGEREF_Toc280798 HYPERLINK\l_Toc135523.3.2 测时原理 PAGEREF_Toc135529 HYPERLINK\l_Toc101283.4 系统硬件框图 PAGEREF_Toc1012811 HYPERLINK\l_Toc70274 时差法超声波流量计的硬件设计 PAGEREF_Toc702713 HYPERLINK\l_Toc117004.1 超声波换能器的选择 PAGEREF_Toc1170013 HYPERLINK\l_Toc311424.2 超声波发射/接收电路 PAGEREF_Toc3114213 HYPERLINK\l_Toc267154.2.1 超声波发射电路 PAGEREF_Toc2671514 HYPERLINK\l_Toc216444.2.2 超声波接收电路 PAGEREF_Toc2164415 HYPERLINK\l_Toc59494.2.3 采样保持电路 PAGEREF_Toc594918 HYPERLINK\l_Toc268274.2.4 电压比较电路的设计 PAGEREF_Toc2682720 HYPERLINK\l_Toc227664.2.5 切换控制电路 PAGEREF_Toc2276621 HYPERLINK\l_Toc12934.3 信号采集及控制电路 PAGEREF_Toc129321 HYPERLINK\l_Toc190224.3.1 从单片机的选取 PAGEREF_Toc1902221 HYPERLINK\l_Toc82244.3.2 电路设计 PAGEREF_Toc822422 HYPERLINK\l_Toc262654.4 信号处理及人机接口电路 PAGEREF_Toc2626522 HYPERLINK\l_Toc208234.4.1 主单片机系统方案 PAGEREF_Toc2082322 HYPERLINK\l_Toc217104.4.2 数据存储电路
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1、宽量程:0.02-5m/s(流速)
2、分辨率可达1mm/s(流速)
3、高响应时间，打破以往需要长时间才能得到流速流量的，测量结果时时刷新。
4、速度面积法流量测量，适合满管及非满管，可自由设定断面水位关系。
5、内部自带高精度温度传感器可用于水温测量和声速补偿。
6、流体力学外壳设计，对水体流态影响小，不影响测量精度。
7、防腐蚀外壳设计，能够在恶劣环境下长期工作。
8、可提供瞬时流量值和累积流量值。
9、无机械转动部件，不存在泥沙堵塞或水草、杂物缠绕等问题，最适用于泥沙悬浮物含量高，水草等漂浮物多的河流中测量。
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热心网友：超声波流量计介绍即速度差法包括：直接时差法、时差法、相位差法、频差法超声波流量计的基本原理及类型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。起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，目前的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，超声测量仪表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。超声波流量计目前所存在的缺点主要是可测流体的温度范围受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制，以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。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线路比一般流量计复杂。这是因为，一般工业计量中液体的流速常常是每秒几米，而声波在液体中的传播速度约为1500m／s左右，被测流体流速(流量)变化带给声速的变化量最大也是10－3数量级．若要求测量流速的准确度为1％，则对声速的测量准确度需为10-5～10-6数量级，因此必须有完善的测量线路才能实现，这也正是超声波流量计只有在集成电路技术迅速发展的前题下才能得到实际应用的原因。超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。超声波流量计常用压电换能器。它利用压电材料的压电效应，采用适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上，使其产生超声波振劝。超声波以某一角度射入流体中传播，然后由接收换能器接收，并经压电元件变为电能，以便检测。发射换能器利用压电元件的逆压电效应，而接收换能器则是利用压电效应。超声波流量计换能器的压电元件常做成圆形薄片，沿厚度振动。薄片直径超过厚度的10倍，以保证振动的方向性。压电元件材料多采用锆钛酸铅。为固定压电元件，使超声波以合适的角度射入到流体中，需把元件故人声楔中，构成换能器整体(又称探头)。声楔的材料不仅要求强度高、耐老化，而且要求超声波经声楔后能量损失小即透射系数接近1。常用的声楔材料是有机玻璃，因为它透明，可以观察到声楔中压电元件的组装情况。另外，某些橡胶、塑料及胶木也可作声楔材料。超声波流量计的电子线路包括发射、接收、信号处理和显示电路。测得的瞬时流量和累积流量值用数字量或模拟量显示。根据对信号检测的原理，目前超声波流量计大致可分传播速度差法(包括：直接时差法、时差法、相位差法、频差法)波束偏移法、多普勒法、相关法、空间滤波法及噪声法等类型，如图所示。其中以噪声法原理及结构最简单，便于测量和携带，价格便宜但准确度较低，适于在流量测量准确度要求不高的场合使用。由于直接时差法、时差法、频差法和相位差法的基本原理都是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传报时速度之差来反映流体的流速的，故又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，准确度较高，所以被广泛采用。按照换能器的配置方法不同，传播速度差拨又分为：Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。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．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。相关法是利用相关技术测量流量，原理上，此法的测量准确度与流体中的声速无关，因而与流体温度，浓度等无关，因而测量准确度高，适用范围广。但相关器价格贵，线路比较复杂。在微处理机普及应用后，这个缺点可以克服。噪声法(听音法)是利用管道内流体流动时产生的噪声与流体的流速有关的原理，通过检测噪声表示流速或流量值。其方法简单，设备价格便宜，但准确度低。以上几种方法各有特点，应根据被测流体性质．流速分布情况、管路安装地点以及对测量准确度的要求等因素进行选择。一般说来由于工业生产中工质的温度常不能保持恒定，故多采用频差法及时差法。只有在管径很大时才采用直接时差法。对换能器安装方法的选择原则一般是：当流体沿管轴平行流动时，选用Z法；当流动方向与管铀不平行或管路安装地点使换能器安装间隔受到限制时，采用V法或X法。当流场分布不均匀而表前直管段又较短时，也可采用多声道(例如双声道或四声道)来克服流速扰动带来的流量测量误差。多普勒法适于测量两相流，可避免常规仪表由悬浮粒或气泡造成的堵塞、磨损、附着而不能运行的弊病，因而得以迅速发展。随着工业的发展及节能工作的开展，煤油混合(COM)、煤水泥合(CWM)燃料的输送和应用以及燃料油加水助燃等节能方法的发展，都为多普勒超声波流量计应用开辟广阔前景。
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整机技术特点
TDS-100型系列超声波流量计采用微处理技术，超大规模集成电路，与其它超声波流量计相比除具有“三高一低”（高精度、高可靠性、高性能、低价格）的显著特点外，还具有下列更多优势：
1、0.2ns直接时差测量电路，40ps时差测量分辨率，测量周期500ms，保证仪表可达到1%的线性度和0.5%的重复性，测量精度达1%。
2、低电压、多脉冲信号双平衡发射接收海峰专利技术，抗干扰电路设计，可用于几乎全部工业环境（特别是变频器环境中）。
3、全窗口化中文显示，2×10字符背光型汉字液晶显示器；4×4轻触键盘。
4、压铸铝外壳模具制造，防护等级：IP65（固定标准型）。
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6.2、工程应用：
超声波流量计以其优异的技术性能可用于天然气计量。当前，在我国的西气东输、四川天然气计量改造等项目中，选用它作为计量仪表已成事实。但业内专家认为，在选用上还应注意以下问题：
(1)气体超声波流量计是近年来推出的新型仪表，对使用中会出现的问题，还需要一个熟悉过程。选用不宜过热，应采取稳步、谨慎的态度。
(2)目前气体超声波流量计均来自国外，且价格昂贵。面对我国巨大的市场，国内仪表工程界应尽早国产化，不可过分依赖国外。这不仅是外汇流失问题，对今后使用中的维修、配件更换更有好处。
(3)应根据使用目的，合理选用流量仪表，不可盲目追求高指标。如干线的流量不可作为贸易的依据，仅供内部产量势并不突出，价格仍较贵，则可选用价格较低，精确度适中的涡轮流量计，或低速性能较好的旋进式漩涡流量计。
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超声波流量计是引进高端的流量测量技术与低成本的便送器封装于一体，可直接安装在测量点上。管段式超声波流量计的流量无运动部件，无须日常维护，仪表上的微处理器提供完美的数字化信号编码和互相关检测程序，可以提供长期无飘移测量。可测流体为几乎所有的清洁均匀液体。
典型应用：
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1、饮用水、河水、海水、地下水、冷却水、高温水、污水；
2、润滑油、柴油、燃油；
3、化工液体；
4、其他均质流体。
工作原理：
管道式超声波流量计基本原理及类型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。起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。
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