本兴超声波流量计

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(本兴超声波流量计)

在传感器的驱动电路板上有高压驱动电路及继电器切换电路，由微处理器产生的数字驱动信号需先经光耦隔离后方可进入后面的功率放大电路，本系统采用高速的光耦隔离器6N137，其输入输出的典型传输延迟时间为60ns，输入输出之间的隔离电压为2500V。6N137光耦隔离电路如图3所示。
图3光耦隔商电路
2.2功率放大电路及高频脉冲变压器
超声波传感器要把电能转变为超声波能量，必须对其提供足够功率的超声频率的交流信号。在传感器的压电晶体的耐压范围内，压电晶体产生的超声波强度随着激励电压的增大而增强。本系统由晶体管2N3904和3N3906组成的推挽式电路及快速转换N沟道增强型功率场效应管IRFZ44组成功率放大电路，最后经过高频脉冲变压器进一步抬高电压以更好地驱动传感器发射超声波信号[2]。在本系统中高频变压器采用磁芯为罐状锰锌软磁铁氧体，其最大磁通密度为Bm=0.025T，有效截面积为S=0.429cm2（18mm×11mm），初级线圈为直径0.65mm漆包铜线绕制，匝数为4，次级线圈为直径0.16mm漆包铜线绕制，匝数为160。初次级匝数比为1∶40，这样升压后的交变电压峰值在480左右，在压电晶体的耐压范围内。电路图如图4所示。
(本兴超声波流量计)

温度补偿公式如下：
V＝331.5+0.607t
V－瞬时流速；
t－管道内介质温度；
第四步，单片机MCU对两个通道的瞬时流量进行分析处理，通过如下公式计算出体积流量，
D－管道内直径；
V1、V2－瞬时流速；
Q－体积流量；
第五步，压力传感器先将管道内的压力信号转化为电信号，单片机MCU内部的集成AD进行压力采集，再将电信号转化为数字信号，由单片机MCU进行计算；
计算公式为：
P－当前管道内压力；
P0－压力传感器量程上限；
A0－单片机中AD采集的数据上限；
A－单片机中AD采集的当前数据；
单片机MCU根据上面公式计算出管道压力值，然后根据设定的报警压力值进行比较，当管道压力大于报警压力时，单片机MCU启动报警；当管道压力不大于报警压力时，单片机将管道压力存储到数据存储芯片中；
(本兴超声波流量计)

(本兴超声波流量计)

目前通常采用三种安装方式:W型，V型，Z型。根据不同的管径和流体特性来选择安装方式，通常W型适用于小管径（25～75mm），V型适用于中管径（25～250mm），Z型适用于大管径（250mm以上），总之，为了提高测量的准确性和灵敏度，选择合适的安装方式，使得测量信号（即差值）与二次仪表相匹配。目前我用了Z型安装。
为了保证仪表的测量准确度，应选择满足一定条件的场所定位:通常选择上游10D、下游5D以上直管段；上游30D内不能装泵、阀等扰动设备。
针对我公司Z型安装，浅谈外夹式超声波流量计探头的安装方法，具体采用"坐标法安装"，即先将管道外表面处理干净，涂上专用偶合剂，首先固定其中一个探头的位置，用纸带绕管道一周，量出周长作好对折标记，在周长1/2处确定另一探头轨道的位置，同样该轨道应与管道轴心平行，再根据仪表显示的安装距离，确定两探头在轨道上的相对距离，保证超声波有足够的信号强度，通常使得面板上显示的信号强度大于2%，待读数显示稳定，说明安装调试结束，仪表可正常工作。
(本兴超声波流量计)

其中，A为管道的横截面积。理论上声道数目越多，流速计算结果精度越高，但根据文献资料可知，当声道数达到八个后，继续增加声道数量对精度的提升有限，而成本却会急剧增加，因此，实际中的声道数目可以根据实际需要进行选择。
换能器安装方式：
根据仿真实验以及实践的结果，单声道和多声道超声波流量计均有若干种不同的声道安装方式。对于单声道超声波流量计，常见的换能器安装方式有直射式和反射式。直射式的分为过径声道和弦声道安装方式，其示意图如图2.7所示。
图2.7直射式安装方式示意图
图中，2.7(a)中换能器安装在过径声道，2.7(b)中换能器安装在弦声道。与弦声道的测量流速相比，过径声道的测量流速对管道中流体流速的变化更加敏感。反射式安装方式分为一次反射和二次反射式，其示意图如图2.8所示。
(本兴超声波流量计)

流速范围：液体：0.01...25m/s
管径范围：DN6...DN6500
重复性：0.15%读数,视应用而定
介质：被测气体声阻抗与管壁声阻抗比>3000
温度补偿：符合ANSI/ASMEMFC-5M-1985推荐
测量精度：±1%读数,视应用而定
±0.5%读数,经过标定
信号：平均0...100s,可调
测量速率：(单通道)100...1000Hz
响应时间：1s(单通道),70ms可选
材质：PA,TPE,AutoTex,不锈钢
防护等级：(根据EN60529)IP65
重量：1.9kg
固定方式：快速安装夹具
工作温度：-10...+60℃
介质温度：-40...+550℃
显示：2x16字符,点阵,带背光
(本兴超声波流量计)

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