超声波流量计博思达

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超声波流量计使用说明书 超声波流量计是一种利用超声波脉冲来测量流体流量的速度式流量仪表，它从80年代开始进入我国工业生产和计量领域，并在90年代得到迅速发展。文章对我佃国内市场上出现了各类超声波流量进行了深入研究分析，结合多年的实际应用经验，系统阐述了超声波流量计的分类方法；从仪表性能、被测介质经济性，实用性等方面总结了选用超声波流量的原则，并对应用中如何选位、安装、维护提出具体建议，为用户合理选择和应用超声波流量计提供了一些可以借鉴的经验和方法。 第一节超声波流量计工作原理 封闭管道用USF按测量原理分类有：①传播时间法；②多普勒效应法；③波束偏移法；④相关法；⑤噪声法。本文将讨论用得最多的传播时间法和多普勒效应法的仪表。 1.1传播时间法 声波在流体中传播，顺流方向声波传播速度会增大，逆流方向则减小，同一传播距离就有不同的传播时间。利用传播速度之差与被测流体流速之关系求取流速，称之传播时间法。按测量具体参数不同，分为时差法、相位差法和频差法。现以时差法阐明工作原理。 (1)流速方程式 超声波逆流从换能器1送到换能器2的传播速度c被流体流速Vm所减慢反之，超声波顺流从换能器2传送到换能器1的传播速度则被流体流速加快。 (2)流量方程式 传播时间法所测量和计算的流速是声道上的线平均流速，而计算流量所需是流通横截面的面平均流速，二者的数值是不同的，其差异取决于流速分布状况。因此，必须用一定的方法对流速分布进行补偿。此外，对于夹装式换能器仪表，还必须对折射角受温度变化进行补偿，才能精确的测得流量。 1)夹装式换能器仪表声道角的修正夹装式换能器USF除了做流速分布修正外，必要时还要做声道角变化影响的修正。根据斯那尔(Snall)定律式(7)和图2，声道角θ随流体中声速c的变化而变化，而c又是流体温度的函数(以水为例，见图3)，因此，必须对θ角进行自动跟踪补偿，以达到温度补偿的目的。 θ角不但受流体声速影响，还与声楔和管壁材料中的声速有关。然而因为一般固体材料的声速变化比液体声速温度变化小一个数量级，在温度变化不大的条件下对测量精确度的影响可以忽略不计。但是在温度变化范围大的情况下(例如高低温换能器工作温度范围-40-200℃)就必须对声楔和管壁中声速的大幅度变化进行修正。 2)多声道直射式换能器仪表的流量方程式直射式换能器仪表的流量方程没有管壁材料折射温度变化影响。多声道仪表常用高斯积分法或其他积分法计算流量。 2.2多普勒(效应)法 多普勒(效应)法USF是利用在静止(固定)点检测从移动源发射声波多产生多普勒频移现象。 (1)流速方程式 超声换能器A向流体发出频率为fA的连续超声波，经照射域内液体中散射体悬浮颗粒或气泡散射，散射的超声波产生多普勒频移fd，接收换能器B收到频率为fB的超声波，其值为 (2)流量方程式 多普勒法USF的流量方程式形式上与式(6)相同，只是所测得的流速是各散射体的速度v(代替式中的Vm)，与载体液体管道平均流速数值并不一致；方程式中流速分布修正系数Kd以代替K0，Kd是散射体的“照射域”在管中心附近的系数；其值不适用于在大管径或含较多散射体达不到管中心附近就获得散射波的系数。 (3)液体温度影响的修正 式(11)中又流体声速c，而c是温度的函数，液体温度变化会引起测量误差。由于固体的声速温度变化影响比液体小一个数量级，即在式(11)中的流体声速c用声楔的声速c0取代，以减小用液体声速时的影响。因为从图6可知cosθ=sinφ，再按斯纳尔定律sinφ/c＝sinφ0/c0，式(11)便可得式(12)，其中c0/sinφ0可视为常量。 (4)散射体的影响 实际上多普勒频移信号来自速度参差不一的散射体，而所测得各散射体速度和载体液体平均流速间的关系也有差别。其他参量如散射体粒度大小组合与流动时分布状况，散射体流速非轴向分量，声波被散射体衰减程度等均影响频移信号。 第二节优缺点和局限性 2.1优点 USF可作非接触测量。夹装式换能器USF可无需停流截管安装，只要在既设管道外部安装换能器即可。这是USF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。USF为无流动阻挠测量，无额外压力损失。 流量计的仪表系数是可从实际测量管道及声道等几何尺寸计算求得的，既可采用干法标定，除带测量管段式外一般不需作实流校验。 USF适
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刘永辉;圆管过渡区流速特性的研究[D];山东大学;2011年
何青;基于嵌入式系统的超声波流量计设计[D];武汉理工大学;2005年
陈静;超声波流量计的研制[D];西安科技大学;2004年
杨泽;非满管超声波流量计的研究[D];浙江大学;2015年
饶俊华;用于气体超声波流量计的积算仪研发[D];浙江大学;2015年
陈炜刚;气体超声波流量计非理想流场分析与补偿方法[D];浙江大学;2015年
黎裕熙;基于结构与流场分析的超声波流量计结构设计[D];浙江大学;2015年
曹译恒;多声道超声波流量计的设计与实验研究[D];河南工业大学;2015年
杨志辉;高速气体超声波流量计的研究[D];东华理工大学;2014年
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DSP与MCU之间的通过I/O口实现时序同步。MCU驱动激发电路的同时，该控制信号也通过I/O口传递到DSP，DSP经过固定的延时(根据激发探头和接收探头之间的间距以及超声波的波速来确定)后启动A/D转换和数据存储。
顺流时间计算完毕后，DSP通过I/O口通知MCU将声道切换到逆流通路。声道切换开关是双向的，而且同一个超声波探头既可以激发超声波，也可以接收超声波信号。因此，通过上、下游一对超声波探头，并结合声道切换开关就可以完成顺、逆流渡越时间的测量。逆流渡越时间的测量过程不再赘述。当顺、逆流渡越时间全部计算完毕，DSP就可以运用时差法计算出声道上的气体流速，最后通过校正得到管道气体流量。
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夹持式超声波流量计原理结构：
夹持式超声波流量计是其流量计zui关键部件在于，很难做到便发射的超声波信号穿过金属管壁，穿过气体，再穿过管壁到达另一个等待接受该超声波信量的传感器中。事实上，在气体系统中,如此少的能量用于可靠测量是远远不够的。新的夹装式气体传感器产生的信号强度是从前超声波传感器的5～10倍，并且信号很清晰，背景噪音极少。随之带来的结果就是,即使在低密度的气体应用中也有的表现。
无压损、很少需要维护。由于传感器是夹装在管外的，因此不阻塞管内的流动.这就防止了其它类型的流量计会引起的压损。没有部件会造成积聚或污染，也没有会被磨损的可动部件，因此无需润滑，也无需或极少需要维护。
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④在水平管道上，一般应选择管道的中部，避开顶部和底部顶部可能含有气泡、底部可能有沉淀。表示信号差;表示信号好，一般要求在.以上。
管径的适用范围从cm到m，从几米宽的明渠、暗渠到m宽的河流都可适用。
新乡多通道超声波流量计国家标准 ②确定管壁厚度：把测量点的壁面打磨干净，用超声测厚仪选取多个测量点测量，以平均值作为管壁厚度。直管段： 年首先应用于马克森MAXSON流量计测量航空燃烧油，这是一种基于声循环法的两组探头换能器组成的液体流量计。
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同n法一样，w法也通过延长超声波传输距离的办法来提高小管测量精度。适于测量50mm以下的小管。使用w法时，超声波束在管内折射三次，穿过流体四次(四个声程)。
检查安装是指检查探头安装是否合适、是否能够接收到正确的、足够强的、可以使机器正常工作的超声波信号，以确保机器长时间可靠的运行。通过检查接收信号强度、总传输时间、时差以及传输时间比，可确定安装是否最佳。
安装的好坏直接关系到流量值的准确，超声波流量计是否长时间可靠的运行。虽然大多数情形下，把探头简单地涂上偶合剂贴到管壁外，就能得到测量结果，这时还是要进行下列的检查，以确保得到最好的测量结果并使流量计长时间可靠的运行。
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