超聲波流量計的性能特點及應用範圍
點(diǎn)擊次數:3129 發(fā)布時間:2021-03-19 07:33:08
1、超聲波流量計的概述
在工業(yè)界,超聲波流量計用於氣體、液體和蒸汽的體積(jī)流量測量已有幾十年的(de)曆史。在原理上,它可用2種方法進行測量:多普勒效(xiào)應方法和時(shí)差測(cè)量方法。
1)多(duō)普勒效(xiào)應方(fāng)法
這種方法需要流體中含有反(fǎn)射物質。由於(yú)在流體中反射物質的反射性能不穩定(dìng),到目前(qián)為止,這種(zhǒng)方法僅能在少數場合得到應用。
2)時差測量方法
這種方法(fǎ)在工業界應用已有30年(nián)曆史。它具有精度高和(hé)可靠性好的特點。除(chú)了測量體積流量之外,同時還能導出超(chāo)聲波在被測流體中的(de)傳播速(sù)度。
它的測量方法可(kě)簡單比喻為在河流上渡船擺渡的過程,順流擺渡渡船到達對岸(àn)所需(xū)的時間要比逆流的少。
河流的流速越大,順流的速度越快,而逆流所需的時間越長。順流和逆流所需時間(jiān)的時(shí)間差直接與河流的流速有關。在超聲波流量計中超聲波好比渡船,河流流速等同(tóng)於流休(xiū)的(de)流速。電聲變換器發送(sòng)和接收的(de)短促聲脈衝信號(hào)穿過管道中流動的(de)介質。2個變換器(qì)分別安(ān)裝在縱向有偏移的測(cè)量管道兩(liǎng)側。這時超聲波順(shùn)流和逆流傳播(bō)的時間差與流體的流速成正比。
2、超(chāo)聲波流(liú)量計的性能和特點
超聲波流量計在無接觸的情況下(xià)借助超聲波的傳(chuán)播對(duì)液體和(hé)氣體的流量進行(háng)測量。測量原理以超(chāo)聲波時差方法為基(jī)礎。
儀器裝置包括雙或多聲道測量(liàng)通道(dào)的一體式儀器以及把超聲波探頭直接焊接或夾持在(zài)管道上的分體(tǐ)式儀器(qì)。管道的尺寸從(cóng)DN25到DN3000 (1"一120")。相應的流量測量範圍為1m3/h~450000m3/h。新的(de)流量計采(cǎi)用5聲道測量形式(shì),它可精(jīng)確確定流速分布形式和(hé)提高(gāo)測量精度。變(biàn)送器采用微處理器和貼片(piàn)技術。所有(yǒu)功能和運行參數都可(kě)由程序加以設置。
超聲波流量計的特點是:
·能測量大多(duō)數(shù)液體(如液(yè)體流量計)和氣體的介(jiè)質;
·測量精(jīng)度高,所(suǒ)測流量與粘度、溫度、壓力和導電率等因素無關;
·側量的線性特性好(計時時間差(chà)正比於流速);
·管(guǎn)道截麵無需縮小;
·由於管道中無阻擋物,因此無附加(jiā)的壓力損耗(hào);
·能采用(yòng)流過的介質體積量對流量(liàng)計直接進行標定;
·時間分辨率(lǜ)高(計時時間小於1ms);
·方向識別(正、負計時時間差);
·通過測量能得(dé)到有關材料性能(néng)或成分的附加信息(無流動流體影響的聲速測量);
·低(dī)功耗(使用微(wēi)控(kòng)製器);
·性能價格比合理;
3、超聲波流量計的應用範圍
根據至今為止的應(yīng)用實例可以(yǐ)看出,大部分(fèn)流體介質都可使用超聲波(bō)流量計(jì)進行檢測。應用範圍從原來的汙水(汙水流量(liàng)計)測量擴展到天然氣、空氣、甲烷、氮氣、氨氣、汽油、天然氣、空氣、磷酸和重油的測量;甚至還可以測量氮氣、純淨水和油水混合物等。另外,在石化精煉廠中,剩餘氣體的(de)燃燒優(yōu)化需要用超聲波時差(chà)方法測量流量,同(tóng)時用超聲波傳播速(sù)度和其他一些測量結果來確定被測氣體的分子重量(liàng)。
但是(shì),超聲波不能在真空中傳(chuán)播。傳感器之間超聲波(bō)傳播的前提條件是被測(cè)氣(qì)體至少應具有所(suǒ)規定的*小(xiǎo)密度。而(ér)且,在使用超聲波流量計測量液體(tǐ)流量時,液體內氣體和固體的含量不能超過一定(dìng)的限製,主要是(shì)阻尼作用(超聲波(bō)遇到(dào)幹擾物質產生反射)太大(dà)。超聲(shēng)波傳感器不能應用的場合有:
·液體中氣泡的體積含量大於1%;
·液體(tǐ)中固體粒子的體積(jī)含量大於5%;
·每米測量管道口徑的粘度大於100x10`4kg·s/m2擴的液體。
如同管風琴聲(shēng)管的音叉或口琴的音叉那樣,管道中的阻擋部件(如閥門的(de)閥心(xīn))能產生超過100kHz頻率範圍的高頻聲平信號。為(wéi)了減小阻擋部件對超聲波測量(liàng)的影(yǐng)響,必(bì)須采用無於擾的入口引導直通管道,但由於氣體與管壁的(de)摩擦,該段管道也會產生氣流的(de)損耗。
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