便携式超声波流量计明渠

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超声波流量计利用了低电压、多脉冲时差原理，采用高精度和超稳定的双平衡信号差分反射、差分接收专利数字检测技术来测量顺流和逆流方向的声波传输时间，根据时差计算出流速。具有稳定性好、零点漂移小、测量精度高，量程比宽，抗干扰性强等特点。
二、工作原理
当超声波波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，其传播时间的变化正比于液体的流速，零流量时，两个传感器反射和接收声波所需的时间完全相同（**可实际测量零流量的技术）；介质流动时，逆流方向的声波传输时间大于顺流方向的声波传输时间。
三、技术参数、性能规格
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其关系符合下面表达式：
θ：声束与液体流动方向的夹角
M：声束在液体中的直线传播次数
D：管道内径
Tup：声束在正方向上的传播时间
Tdown：声束在逆方向上的传播时间
δT=Tup-Tdown
超声波流量计采用非接触测量方式，测量范围大，没有活动机械部件，不受系统的压力和恶劣环境的影响，已成功应用于水、纯水、海水、污水、化工液体、河水、燃料油等流体的计量工作中。标准传感器的上限温度为110oC，超过此温度请与厂家或供应商。
基本技术参数
线性度0.5%
重复性0.2%
准确度示值的±1%，流速＞0.2m/s
响应时间0-999秒,使用者任选
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超声波流量计测量误差分析与校验457 超声波流量计测量误差分析与校验 何明武张民理 独山子石化公司计量检测中心，833600 摘要：本文主要论述超声波流量计在实际应用中产生误差的原因及在使用中应注意的事项。同时，对超声 波流量计在线比对及离线检定等问题作初步探讨。 关键词：超声波流量计、安装、运行、准确度、校验比对。 一、超声波流量计的应用现状 超声波流量计是通过检测液体流动对超声波束的影响来测量体积流量的仪表。1928年，世界上第一 台超声波流量计在德国诞生，经过不断研究改进，逐步进入实用阶段。进入70年代以来，随着集成电路、 微型计算机的发展，性能稳定、准确度高、多功能、智能化、系列化超声波流量计相继问世，尤其在大管 径流量测量方面更显出其独特的优势。 90％，承担着水源供水及大用户的用水计量，一水源同农七师水费结算。在使用中发现超声波流量计并非像 生产厂家声称的准确度在l～1．5％，用户在这方面也多次反映计量与实际出入较大的现象。 超声波流量计因其工作原理，误差因素较多，例如：换能器的安装方式，测量管道的状况(尺寸、材 质、内壁粗糙度、结垢等)，流体方面(液体的清洁度、声速、流速大小等)及仪表本身智能化程度，有无 各种补偿措施等因素的影响，使超声波流量计的准确度大打折扣。我单位用作现场比对的FLB便携式超声 波流量计送开封仪表厂流量站(国家大流量检定中心)每三年检定一次。由于检定费用昂贵，只在DN200、 DN500管道上检定，误差基本上都在±5％左右，检定后给修正系数。开封的检定条件要比现场使用条件好 得多，准确度尚且如此，用在现场的超声波流量计准确度更加不容乐观。 因此，有必要对影响超声波流量计准确度的各种因素加以分析，以引起维护抄表人员的足够重视，在 仪表维护管理中过细地做工作，认真克服、防止、减少各种误差因素，提高维护管理水平，本文正是出于 这一目的。 二、超声波流量计的工作原理 因其后的误差分析要用到超声波流量计的流量公式。因此，有必要就超声波流量计的工作原理作一简 要介绍。 超声波流量计有多种测量原理，国内外普遍用的是传播速度差法(时间差法、频率差法和相位差法) 和多普勒法。现以时间差法超声波流量计为例，说明工作原理：如图一1所示： 4582005年中国科协学术年会论文集 在测量管道两边安装两个超声波探头，与测量管的中心线呈450，两个探头均有发射和接受声波的功 能。 从A点到B点声波的传播速度(顺流)：V顺=C+Vmcos爹， 从B点到A点超声波的传播速度(逆流)：y逆=c—Vmcos爹， 从A点到B点声波的传播时间(顺流)：t顺=L／(C+Vmcos爹)， 从B点到A点声波的传播时间(逆流)：t逆=L／(C—Vmcos爹)， 顺流和逆流的时间差：At=t逆一t顺=L／(C-Vmcos手)一L／(C+Vmcos爹)=2L 由于声波在流体中传播的时间要远远地大于流体的流速， t=2L 且上式为：AVmcos爹／C2(1) 从(1)式得超声波流量计的流速方程式： Vm=C2．AVmcos爹(2) t／2L c一超声波在流体中的流速m／s。 Vm～流体的线平均流速m／s。 Vmcos爹一Vm在声波传播方向上的分量。 t逆、t顺一声波在顺流、逆流中的渡越时间S(秒)。 △t一为顺流和逆流传播时间差。 爹～声波传播方向与流体流向之间的夹角。 只要测得声波在顺流和逆流的时间差At，就可以测量流体线平均速，然后采用专用的积分模式算出 管道横截面上的面平均流速乃至体积流量。 三、影响准确度的因素分析 (一)前后直管段的影响 者认为不合适。具体要求根据管道的设置情况和前管段阀门设置及管道布局而提出相应的直管段要求。下 图一2是单声道Z法要达到仪表规定的基本误差和重复性是对前直管段的要求表(日本电器工业协会提供)。 超声波流量计测量误差分析与校验
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◆独特的信号数字化处理技术，使仪表测量信号更稳定、抗干扰能力强、计量更准确。
◆无机械传动部件不容易损坏，免维护，寿命长。
◆电路更优化、集成度高；功耗低、可靠性高。
◆智能化标准信号输出，人机界面友好、多种二次信号输出，供您任意选择。
◆管段式小管径测量经济又方便，测量精度高。
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，使其产生超声波振动。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。
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.为了保护电磁流量计内衬不被机械划伤，建议管道吹扫完毕后，再安装电磁流量计。
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)泵流量的确定。泵工作特性曲线如图示，图中的中间区域为泵的非常佳工作区域。逆止阀在液体倒流时可防止泵反转，并使泵避免油击的破坏，当压力油倒流时，会产生巨大的反向压力，单向阀可避免泵体损坏。
(一)外夹式超声波流量计在安装之前应了解现场情况，包括：．安装传感器处距主机距离为多少；．管道材质、管壁厚度及管径；．管道年限；．流体类型、是否含有杂质、气泡以及是否满管；．流体温度；(插入式传感器管道压力)．安装现场是否有干扰源(如变频、高电压电缆场等)；．主机安放处四季温度；．使用的电源电压是否稳定；．是否需要远传信号及种类；根据以上提供的现场情况，家可针对现场情况进行配置，必要情况下也可特制机型。
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产品名称：超声波沼气流量计
产品型号：BF-3000B
两项技术专利：
超声波同时测量沼气成分与流量
旁路式超声波气体流量测量技术
超声波沼气流量计BF-3000B对于高腐蚀、高湿度沼气流量的测量，创新采用旁路式超声波气体流量测量技术，解决传感器腐蚀、水分冷凝干扰、CO2干扰等测量难题。
1)有效加强信号质量
沼气中CO2对超声波信号衰减的影响比较大，且管径越大，越容易产生误差。超声波沼气流量计BF-3000B将一小部分气体引导至旁流管道进行检测，有效加强信号质量。
2)降低流场因素干扰
从截面流场分布均匀性看，尺寸更小的旁流管道截面流场分布更加均匀，因而也可以消除大管径测量中由此造成的测量误差。
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流体流量计的用途十分广泛，在工业上，如石油、化工、水电等部门，流量计已经成为对液体流量检测必不可少的设备。超声波流量测量技术是一种利用超声波信号在流体中传播时所载流体的流速信息来测量流体流量的测量技术，作为一种新型的非接触式流量计，它具有安装简单、使用方便、测量范围宽等特点，时差法超声波流量计测量流量是目前广泛应用的一种方法。近几年来，随着FPGA和DSP的发展和广泛应用，数字信号处理技术的改进使产品的测量精度得到了不断提高。时差式超声波流量计需要采用两个超声波探头来进行信号的发送和接收，通过测量超声波自传感器沿顺、逆流方向传播时的时间差计算流体流动速度，由于该时间差很小，往往达到纳秒量级甚至更低，测量超声波传播时间的精度是流量计测量精度的关键，也是设计人员重点研究的问题。针对上面的要求，在此设计了一种基于FPGA和DSP的高精度超声波流量计系统，利用FPGA和DSP分别实现精确的时序控制和快速的数字信号处理，从而提高系统的响应速度、准确度和稳定性。为提高测量精度，该系统在信号处理上主要采用插值和相关法，由于检测和处理超声波信号的运算量大，对系统硬件要求很高，该系统结合滑动窗口对相关算法进行了简化，提高了系统的性能。
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