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【原创】超声波流量计工作原理及应用

bjtysf

2011/03/31

综合仪器采购

超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术的发展才出现的一种非接触式仪表，适于测量不易接触、观察的流体以及大管径流量。使用超声波流量计，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在不影响生产管线运行的情况下进行，因而是一种理想的节能型流量计。

超声波流量计测量原理

超声波流量计的测量是以物理学中的多普勒效应为基础的。根据声学多普勒效应，当声源和观察者之间有相对运动时，观察者所感受到的声频率将不同于声源所发出的频率。这个因相对运动而产生的频率变化与两物体的相对速度成正比．在超声波多普勒流量测量方法中，超声波发射器为一固定声源，随流体一起运动的固体颗粒起了与声源有相对运动的“观察者”的作用，当然它仅仅是把入射到固体颗粒上的超声波反射回接收据．发射声波与接收声波之间的频率差，就是由于流体中固体颗粒运动而产少的超声波多普勒频移．由于这个频率差正比于流体流速，所以测量频差可以求得流速．进而可以得到流体的流量．

超声波流量计的种类很多，依照不同的分类方法，可以分为不同类型的超声波流量计。

如上图所示，换能器1发射频率为f1的超声波信号，经过管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后，频率发生偏移，以f2的频率反射到换能器2，这就是多谱勒将就，f2与f1之差即为多谱勒频差fd。当管道条件、换能器安装位置、发射频率、声速确定以后，c、f1、θ即为常数，流体流速和多谱勒频移成正比，通过丈量频移就可得到流体流速，进而求得流体流量。目前市面上的多谱勒式超声波流量计主要以进口为主，可检测直径12.5 mm—4.5 mm的管道，随机附带不锈钢安装组件、耦合剂、交流充电器，坚固的携带机箱符合IP67 防护标准。适用于绝大多数含气泡或固体颗粒的液体流量监测，如废水、泥浆、石油、化学液、酸液、碱液、腐蚀液、研磨剂和粘性液体等。易于操作,传感器安装在管道外壁耗时不到一分钟。使用内置键盘和校验菜单可快速设置参数。可测量管道包括PVC、球墨铸铁、碳钢、不锈钢等所有可以传导超声波的材料。

PDFM5.0便携式多普勒超声波流量计

时差式超声波流量计是利用声波在流体中顺流传播和逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原理来丈量流体流量的。广泛应用于江、河、水库原水测量，石化产品工艺流检测，生产过程耗水量测量等领域。根据实际应用需要，时差式超声波流量计又分为，便携式时差式超声波流量计，固定式时差式超声波流量计，时差式气体超声流量计。

便携式时差式超声波流量计方便移动测量，便携式时差式超声波流量计就属于此类，安装时只要把检测器夹装在管道外壁上，不需要截管或停流。因此没有一般流量计所必须的法兰，也不存在介质泄漏、压力损失等问题。
PT878便携式时差式超声波流量计

固定式时差式超声波流量计大多应用于工厂、车间，对流体进行常规的实时测量，由于设备需要经年累月的长期运转，所以固定式超声波流量计对稳定性、可靠性提出了更高的要求
PT878固定式时差式超声波流量计

时差式气体超声流量计主要应用于石油化工领域中对气体流量的检测，环保领域亦有应用。
PT878GC便携式时差式气体超声流量计

根据实际应用的需要，超声波流量计又分为外夹式、插进式、管段式三种

(1)外夹式

外夹式超声波流量计是生产最早，用户最熟悉且应用最广泛的超声波流量计，安装换能器无需管道断流，即贴即用，它充分体现了超声波流量计安装简单、使用方便的特点。
PTF-H便携式外夹超声波流量计

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(2)管段式

某些管道因材质疏、导声不良，或者锈蚀严重，衬里和管道内空间有间隙等原因，导致超声波信号衰减严重，用外贴式超声波流量计无法正常丈量，所以产生了管段式超声波流量计。管段式超声波流量计把换能器和丈量管组成一体，解决了外贴式流量计在丈量中的一个困难。而且丈量精度也比其它超声波流量计要高，但同时也牺牲了外贴式超声波流量计不断流安装这一优点，要求切开管道安装换能器。比如泰亚赛福代理的美国GE公司的Sentinel TM 计量级天然气超声波流量计，是一种功能完善的超声波流量测量系统，可用于天然气流量的测量，完整的Sentinel系统包括超声波流量计，整流器和上下游直管段。该配置可消除系统安装带来的不确定因素（阀门，弯管及其他系统部件可能导致的流场变形）对流量的计性能的影响。该解决方案提供了一个简单且经济高效的测量系统，用户不会受到其他测量不确定因素的影响，未充分发展，非均衡的流场是主要的不确定因素之一，而该超声波流量计系统中已经去除了这一因素，因此用户可以获得有保障的测量精度。
天然气超声波流量计

(3)插进式

插进式超声波流量计介于上述二者中间。在安装上可以不断流，利用专门工具在有水的管道上打孔，把换能器插进管道内，完成安装。由于换能器在管道内，其信号的发射、接受只经过被测介质，而不经过管壁和衬里，所以其丈量不受管质和管衬材料限制。
XGM868气体流量计

流量计的独到之处在于它集宽量程，易安装，低维护高精度和低廉价格等各种优点于一身，全数字化德XGM868没有压损，既无可能造成塞堵或集聚残物德部件，也无可被磨损的运动部件，极少需要日常维护，长期提供可信，无漂的测量。

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魅力星光

第1楼2011/03/31

请不要单做广告！
超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表

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yuduoling

第2楼2011/04/01

不错的资料，多谢分享

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小H

第3楼2011/04/01

资料是好，但广告成分太多我已经修改了帖子
yuduoling(yuduoling) 发表:不错的资料，多谢分享

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