超声波流量计v法和z法

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缸ijl占钍 2011年第9期(总第72期)ENERGYANDENERGYC0NSERVAT10N2011年9月 囊誊 超声波流量计和电磁流量计各自特点及区别比较 李玉华 (吉林省白山市计量检定测试所，吉林白山134300) 摘要：通过对超声波流量计和电磁流量计概论、工作原理、分类和工作性能区别的比较，揭示了中国现阶段两种最常用 流量计的特征和不同优势。 关键词：超声波流量计；电磁流量计；工作原理；准确度 中圈分类号：TB937文献标识码：A文章编号：2095—0802一(2Ol1)09—0094—03 DifierencesbetweenCharacteristicsofUltrasonicFlowMeterandElectromagneticFlowMeter UYu-hua (JilinBaishanMetrologicalVerificationTestsOffice，Baishan134300，Jilin，China) Abstract：Inthispapercomparedtheoutline，operatingprinciple，classifyandservicebehaviorsofultrasonicflowmeterand electromagneticflowmeter，revealingthecharacteristicsanddifferentstrengthsoftwoflows． Keywords：ultrasonicflowmeter；electromagneticflowmeter；works；accuracy 一角度射人流体中传播，然后由接收换能器接收，并经 1超声波流量计和电磁流量计的概念 压电元件变为电能，以便检测。发射换能器利用压电元 超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超件的逆压电效应，而接收换能器则是利用压电效应。 声脉冲)的作用以测量流量的仪表。超声流量计和电磁电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定 流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属律。在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法 无阻碍流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈 量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点，近产生恒定磁场。当有导电介质流过时，则会产生感应电 年来它是发展迅速的一类流量计之一。压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管 电磁流量计是一种根据法拉第电磁感应定律来测道通过不导电的内衬(橡胶，特氟隆等)实现与流体和 量管内导电介质体积流量的感应式仪表，采用单片机测量电极的电磁隔离。导电性液体在垂直于磁场的非 嵌入式技术，实现数字励磁，同时在电磁流量计上采用磁性测量管内流动，与流动方向垂直的方向上产生与 CAN现场总线。流量成比例的感应电势，电动势的方向按“弗来明右手 规则”。 2超声波流量计和电磁流量计的工作原理 3超声波流量计和电磁流量计的分类 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根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒 能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收法、波束偏
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◆4x8TFTN汉字液晶显示。
技术参数：
◆测量口径：25-6000mm；
◆供电：内置充电电池，可连续工作12小时以上；
◆尺寸与重量：尺寸（毫米）：100*204*34，重量（千克）：0.5；
◆流速范围：0m/s-±32m/s；
◆测量介质：水、海水、酸碱液、食物油、汽、油类、酒精、啤酒等能传播超声波的均匀液体；
◆外贴式传感器：标准S型，适用于管径DN15-DN100
标准M型，适用于管径DN50-DN1000
标准L型，适用于管径DN300-DN6000；
◆测量温度：常温：0-120℃高温：0-160℃；
◆适用管道材质：钢、不锈钢、铸铁、PVC、铜、铝、水泥管等一切质地密致管道，允许有衬里；
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德国E+H超声波流量计ProlineProsonicFlow92F
ProlineProsonicFlow92F超声波流量计准确度高，回路供电，具有**性的平行通道设计，可实现*短前直管段安装的测量。
Prosonic92F将回路供电变送器与管道传感器整合在一起，工业设计牢固可靠；与系统整合简便易行，准确度高，价格具有竞争力；是化工和石化行业的理想选择。
德国E+H超声波流量计ProlineProsonicFlow92F优势:
具备针对加工行业的安全设计-获得多种国际防爆认证
无压损-全通径设计
过程透明度高-具备诊断功能
安装简便，安装成本低-回路供电式变送器
完全符合工业标准要求-IEC/ATEX/FM/CSA/TIIS/NEPSI
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三，超声波流量计管段传感器主要技术参数:
管段式传感器是采用法兰将管段传感器与被测管路直接连接的一种测量方式，该款传感器解决了外缚式和插入式传感器在安装过程中由于人为或被测管道参数
不准确引起的误差而造成测量精度下降的问题，具有测量精度高，稳定性好、免维护等特点，是未来超声波流量计的发展方向。
卫生型管段式传感器π型管段式传感器标准管段式传感器
四，超声波流量计发展：
流量测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统。古罗马凯撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法测量尼罗河的流量。我国著名的都江堰水利工程应用宝瓶口的水位观测水量大小等等。17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础，这是流量测量的里程碑。自那以后，18、19世纪流量测量的许多类型仪表的雏形开始形成，如堰、示踪法、皮托管、文丘里管、容积、涡轮及靶式流量计等。20世纪由于过程工业、能量计量、城市公用事业对流量测量的需求急剧增长，才促使仪表迅速发展，微电子技术和计算机技术的飞跃发展极大地推动仪表更新换代，新型流量计如雨后春笋般涌现出来。至今，据称已有上百种流量计投向市场，现场使用中许多棘手的难题可望获得解决。我国开展近代流量测量技术的工作比较晚，早期所需的流量仪表均从国外进口。流量测量是研究物质量变的科学，质量互变规律是事物联系发展的基本规律，因此其测量对象已不限于传统意义上的管道液体，凡需掌握量变的地方都有流量测量的问题。流量和压力、温度并列为三大检测参数。对于一定的流体，只要知道这三个参数就可计算其具有的能量，在能量转换的测量中必须检测此三个参数。能量转换是一切生产过程和科学实验的基础，因此流量和压力、温度仪表一样得到较广泛的应用。
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AC:85-265VDC:24V/500mA
-20℃至60℃
2行8位LCD，8位瞬时流量、累积流量（可复位）
体积/质量/速度：升，立方米，千克，米，加仑等；流量时间单位：秒，分，时，天；累积流量倍率：E-2～E6
4~20mA,OCT
237*125*42mm
标准IP65,IP67,IP68可选
可测流体温度
标准传感器:-35℃~80℃，短时间内可测温度可达120℃
高温传感器:-35℃~200℃，短时间内可测温度可达250℃
D型（40-4000mm）
传感器尺寸
60(h)*34(w)*32(d)mm
传感器材料
铝合金（标准温度传感器）,高温传感器（Peek）
标配5m，其他长度可定制
超声波流量计特点:
1.体积小，携带方便，易操作。
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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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换能器的谐振频率为1MHz，采样频率为40MHz，采样的时间分辨率为25ns，对于，这样的分辨率是不够的，还必须提高信号的采样频率，即进行插值处理。如果采取先补“O”再滤波的方法，必须增加滤波器的阶数，同时由于插值后样本增加，滤波运算所需要的时间会大大增加。因此该系统采用线性插值的方法，在相邻2个数据点之间插人19个点，这些点与插入前的相邻点在同一直线上，这样时间分辨率可以达到1．25ns。该系统时间差的测量是通过比较两组信号的皮尔逊积差相关系数的值来确定的，相关系数的计算方法如下:设xi和yi分别代表两组信号的采样值，i=1，2，…，n。n为采样数量，设x，y分别为两组采样信号的平均值有，
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