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超聲波流量計(jì)的選型及應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2013-08-09 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
近幾年來(lái),隨著電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,利用超聲波脈沖測(cè)量流體流量的技術(shù)發(fā)展很快,基于不同原理,適用于不同場(chǎng)合的各種型式的超聲波流量計(jì)得到了廣泛應(yīng)用,同時(shí)也對(duì)廣大用戶提出如何認(rèn)識(shí)超聲波流量計(jì)、怎樣選擇合適的類型,使用中應(yīng)注意些什么問(wèn)題等一系列問(wèn)題,本文綜合國(guó)內(nèi)超聲波流量計(jì)目前的發(fā)展情況及多年應(yīng)用的實(shí)踐,對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了些探討。

1 超聲波流量計(jì)的分類

超聲波流量計(jì)的各類很多,依照不同的分類方法,可以分為不同類型的超聲波流量計(jì)。

1.1 多譜勒式超聲波流量計(jì)

如圖1,1發(fā)射頻率為f1的超聲波信號(hào),經(jīng)過(guò)管道內(nèi)液體中的懸浮顆?;驓馀莺?,頻率發(fā)生偏移,以f2的頻率反射到2,這就是多譜勒將就,f2與f1之差即為多譜勒頻差fd。

設(shè)流體流速為v,超聲波聲速為c,多譜勒頻移fd正比于流體流速v,即

所以流體流速

當(dāng)管道條件、安裝位置、發(fā)射頻率、聲速確定以后,c、f1、θ即為常數(shù),流體流速和多譜勒頻移成正比,通過(guò)測(cè)量頻移就可得到流體流速,進(jìn)而求得流體流量。

1.2超聲波流量計(jì)

超聲波流量計(jì)是利用聲波在流體中順流傳播和逆流傳播的時(shí)間差與流體流速成正比這一原理來(lái)測(cè)量流體流量的。

如圖2,換能器1向換能器2發(fā)射超聲波信號(hào),這是順流方向,其傳播時(shí)間為

反之,逆流方向的傳播時(shí)間為:

時(shí)間差為:

由于c>>v,故

所以,流體流速

同樣,c、L、θ均為常數(shù),測(cè)得時(shí)間差△t即可求出流體流速v進(jìn)而求得流體流量。

2 區(qū)別

根據(jù)超聲波流量計(jì)使用場(chǎng)合不同,可以分為固定式超聲波流量計(jì)和便攜式超聲波流量計(jì)。

2.1這兩類超聲波流量計(jì)的主要區(qū)別

(1)適用的場(chǎng)合不同
固定式超聲波流量計(jì)用于安裝在某一固定位置,對(duì)某一特定管道內(nèi)流體的流量進(jìn)行長(zhǎng)期不間斷的計(jì)量;便攜式超聲波流量計(jì)具有很大的機(jī)動(dòng)性,主要用于對(duì)不同管道的流體流量作臨時(shí)性測(cè)量。

(2)供電方式不同
固定式超聲波流量計(jì)要求長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行,所以要使用220V交流電源,便攜式超聲波流量計(jì)既可以使用現(xiàn)場(chǎng)的交流電源,也備有內(nèi)置充電電池,可以連續(xù)工作5~10h[小時(shí)],大大方便了不同場(chǎng)合臨時(shí)性流量測(cè)量的需要。

(3)部分功能不同
因定式超聲波流量計(jì),通常都有4-20mA信號(hào)輸出等功能,供遠(yuǎn)傳顯示使用,但其內(nèi)部只能存貯一條管道的參數(shù);便攜式超聲波流量計(jì)只是為了現(xiàn)場(chǎng)查看當(dāng)時(shí)流量和短時(shí)間內(nèi)的累計(jì)流量,故一般無(wú)輸出信號(hào)功能,但為了方便測(cè)量不同管道流量,它具有豐富的貯存功能,可以同時(shí)存貯數(shù)十條不同管道的參數(shù),供隨時(shí)調(diào)出使用。

2.2 換能器供電方式不同

可以分為外貼式、插入式、管段式三種超聲波流量計(jì)。

(1)外貼式

外貼式超聲波流量計(jì)是生產(chǎn)最早,用戶最熟悉且應(yīng)用最廣泛的超聲波流量計(jì),安裝換能器無(wú)需管道斷流,即貼即用,它充分體現(xiàn)了超聲波流量計(jì)安裝簡(jiǎn)單、使用方便的特點(diǎn)。

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