超声波流量计的性能特点及应用范围
点击次数：2674 发布时间：2021-03-19 07:33:08
1、超声波流量计的概述
在工业界，超声波流量计用于气体、液体和蒸汽的体积流量测量已有几十年的历史。在原理上，它可用2种方法进行测量:多普勒效应方法和时差测量方法。
1)多普勒效应方法
这种方法需要流体中含有反射物质。由于在流体中反射物质的反射性能不稳定，到目前为止，这种方法仅能在少数场合得到应用。
2)时差测量方法
这种方法在工业界应用已有30年历史。它具有精度高和可靠性好的特点。除了测量体积流量之外，同时还能导出超声波在被测流体中的传播速度。
它的测量方法可简单比喻为在河流上渡船摆渡的过程，顺流摆渡渡船到达对岸所需的时间要比逆流的少。
河流的流速越大，顺流的速度越快，而逆流所需的时间越长。顺流和逆流所需时间的时间差直接与河流的流速有关。在超声波流量计中超声波好比渡船，河流流速等同于流休的流速。电声变换器发送和接收的短促声脉冲信号穿过管道中流动的介质。2个变换器分别安装在纵向有偏移的测量管道两侧。这时超声波顺流和逆流传播的时间差与流体的流速成正比。
2、超声波流量计的性能和特点
超声波流量计在无接触的情况下借助超声波的传播对液体和气体的流量进行测量。测量原理以超声波时差方法为基础。
仪器装置包括双或多声道测量通道的一体式仪器以及把超声波探头直接焊接或夹持在管道上的分体式仪器。管道的尺寸从DN25到DN3000 (1"一120")。相应的流量测量范围为1m3/h～450000m3/h。新的流量计采用5声道测量形式，它可精确确定流速分布形式和提高测量精度。变送器采用微处理器和贴片技术。所有功能和运行参数都可由程序加以设置。
超声波流量计的特点是:
·能测量大多数液体（如液体流量计）和气体的介质;
·测量精度高，所测流量与粘度、温度、压力和导电率等因素无关;
·侧量的线性特性好(计时时间差正比于流速);
·管道截面无需缩小;
·由于管道中无阻挡物，因此无附加的压力损耗;
·能采用流过的介质体积量对流量计直接进行标定;
·时间分辨率高(计时时间小于1ms);
·方向识别(正、负计时时间差);
·通过测量能得到有关材料性能或成分的附加信息(无流动流体影响的声速测量);
·低功耗(使用微控制器);
·性能价格比合理;
3、超声波流量计的应用范围
根据至今为止的应用实例可以看出，大部分流体介质都可使用超声波流量计进行检测。应用范围从原来的污水（污水流量计）测量扩展到天然气、空气、甲烷、氮气、氨气、汽油、天然气、空气、磷酸和重油的测量;甚至还可以测量氮气、纯净水和油水混合物等。另外，在石化精炼厂中，剩余气体的燃烧优化需要用超声波时差方法测量流量，同时用超声波传播速度和其他一些测量结果来确定被测气体的分子重量。
但是，超声波不能在真空中传播。传感器之间超声波传播的前提条件是被测气体至少应具有所规定的最小密度。而且，在使用超声波流量计测量液体流量时，液体内气体和固体的含量不能超过一定的限制，主要是阻尼作用(超声波遇到干扰物质产生反射)太大。超声波传感器不能应用的场合有:
·液体中气泡的体积含量大于1%;
·液体中固体粒子的体积含量大于5%;
·每米测量管道口径的粘度大于100x10`4kg·s/m2扩的液体。
如同管风琴声管的音叉或口琴的音叉那样，管道中的阻挡部件(如阀门的阀心)能产生超过100kHz频率范围的高频声平信号。为了减小阻挡部件对超声波测量的影响，必须采用无于扰的入口引导直通管道，但由于气体与管壁的摩擦，该段管道也会产生气流的损耗。
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