丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
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通用型设计，利用通行工业标准便于使用电脑直接组 态。适用与DANIEL各种超声波流量计，降低备品备件 需要
对于配套使用专用电缆没有长度限制，更换电缆对计 量精度没有影响。
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第44页
电子单元使用故障诊疗信息
销售并用于商业计量 1993: DANIEL企业采样自动增益控制和数字信号处理技
术改进了流量计电子单元,提升了信号保真度和流量计精度 1994: DANIEL引入防爆Mark II电子处理
丹尼尔超声波流量计发展历史
1998: DANIEL开发出可在线拆装超声波探头器并可提供 在线带压拆装工具
第20页
几何权重因子
权重因子仅取决于探头几何分布情况!
A B C D
多通道流量计
Wa= 0.1382 Wb= 0.3618 Wc= 0.3618 Wd= 0.1382
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第21页
流速测量
流量与流体流速和截面积相关
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
流量=流速*截面积
第22页
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
.003
第17页
高级超声波流量计流量方程
任意一对传感器
L t1 =
c - v(x/L)
L t2 =
c + v(x/L)
X
Flow
D
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第18页
流量方程
流量从上述方程中求出
v
=
L2 (t1-t2) 2x t1t2
c=
L (t1+t2) 2 t1t2
普通型超声波流量计流量方程
L Tup =
c - v(x/L)
L Tdn =
c + v(x/L)
X
Flow L/2
D L/2
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第23页
普通超声波流量计计算
单通道流量计
v L2 (t1 t2 ) 2x t1t2
c L (t1 t2 ) 2 t1t2
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
超声波流量计，更换各种原件不影响计量精度。
实时监控全部参数
–
实时检测全部通道通讯
–
实时计算各通道流速
–
对旋涡和不一样流态进行动态赔偿
UL 及其它安全方面认证
先进噪声处理技术，先进数字滤波电路配合120KHZ 探头频率有效提升信噪比。
AGC自动增益值监控和报警
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
铸造钢制表体，降低焊缝接口，有效降低表体 热胀冷缩对计量影响 时间直通式测量原理本身含有较高精准度，不 受表体内部光滑程度或污垢影响。 对流体剖面特征及流场,流态检测,并采取准确 数学模型进行赔偿
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第26页
时间直通式测量原理准确性
电子时钟稳定性 连续测量与流体状态相关声波脉冲 对电子元件和传感器引发信号滞后给予恰当赔
第24页
流态剖面流态矫正
对单通道和双通道流量计来说
CF 1
0.242
LOG(0.2703
WR D
0.835 Re0.8
CF = 矫正系数
WR =管壁粗糙度
Re = 雷诺数
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第25页
怎样确保超声波流量计精度
准确几何加工尺寸和精密传感器定位 仪表整体化技术贯通于设计全部过程中，整体
特点及技术规范
高精度：精度优于 +/-0.5%, 重复性优于+/-0.2%
专用于贸易交接 多通道可检测流体多个剖面 多通道提供了必要冗余能力，独特声道替补技
术使流量计在某一声道故障情况下，仍能基本 正常工作 准确设计和在加工制造过程中质量控制
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第7页
DANIEL高级超声波流量计
长输管线 集气系统 海洋天然气 压气站 气体处理工厂 高压管线 输配管网
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第9页
普通气体超声波流量计
单声道或双声道 短管安装 主要用于非贸易交接 较高级超声波流量计更经济 新安装现场尤其适用 适合用于原料天然气计量
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第36页
关键技术 1：T-Slot 型超声波探头
丹尼DSlaid尔neie气3l 7U体ltra超so声ni波c 流量计简介专家讲座
第37页
T－SLOT探头特点
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
1，高频率，低功耗，低电 压工作，高效，安全 2，灵敏度高 3，能够在线带压更换，更 换电缆不影响工作及精度 4，适用广泛 5， 结构紧凑，插入表体浅， 不易受污垢影响，寿命长
丹尼尔气体超声波流量计介绍
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第1页
丹尼尔超声波流量计发展历史
八十年代早期, 英国煤气企业开始研发四通道超声波流量计 1986: 英国煤气企业授权Daniel企业作为唯一开发商,深入
开发该类型流量计工业领域应用 1989: 第一台模拟电路超声波流量计顺利出厂,在英国开始
v = 流体速度 c = 声速
t1 = 上游传输时间 t2 = 下游传输时间
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第19页
超声波流量计计算
多通道即多路流速测量!
A B C D
多通道流量计
Vn
=
L2 2x
(t1 -t2 ) (t1 t2 )
4
S Vavg = Wn Vn n=1
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
: 中油西南分企业采取7台DANIEL高级超声波流量计用于 贸易计量，向重庆和四川大型天然气用户供气。
：大庆油田天然气企业采取7台DANIEL 中级超声波流量 计用于储气库和内部管线计量。
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第3页
在高含硫,带有凝析液天然气中使用超声波流量 计与孔板流量计比较
精度
N=5 N=7 N=9 N=11 N=15
第28页
将流速简化为三个区域
Profile and Area Representation
丹尼DSlaid尔neie气2l 9U体ltra超so声ni波c 流量计简介专家讲座
第29页
每个声道所代表流速与平均流速对应关系
Individual Path Velocity is Average for that Path
第42页
Mark II电子单元独特设计
独有数据储存功效：存放过去35天计量操作数据。包含 2400次事件和3640 报警统计。在紧急情况下，能够不依 赖流量计算机恢复全部组态参数。
强大通讯功效：2个 Modbus RS-232/485 multi-drop通讯 口。4个频率输出，温度和压力模拟量输入输出。
偿
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第27页
对不一样流态气体进行动态赔偿
流体剖面特征
Power law velocity profile
丹尼DSlaid尔neie气2l 8U体ltra超so声ni波c 流量计简介专家讲座
V(r) = Vo (1-r/ro)1/n
Gas velocity is a function of position in pipe
– 高级超声波流量计精度:优于0.5%,并可免实流标定 – 普通超声波流量计: 1% – 与孔板和涡轮番量计相比，精度不易受气质和分
层影响 – 孔板流量计在内部肮脏情况下,计量数据会呈负偏
差.DANIEL 超声波流量计即使在表体内部有大量 污垢情况下,仍能保持高精度.
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第5页
在高含硫天然气中使用超声波流量计与 孔板流量计比较
较低运行成本
– 不影响流体正常流动 – 无节流件，压损小 – 不用加压
低安装成本
– 高容量 – 高量程比 (可达100:1) – 降低了对上下游直管段要求
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第6页
DANIEL高级超声波气体流量计
第11页
普通气体超声波流量计
应用场所 非贸易交接场所 比对 储气罐测量 海洋天然气计量 原料天然气测量
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第12页
超声波流量计基本原理
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第13页
超声波流量计探头
衬垫 材料
导电 体
壳体
压电晶体 Disk
耦合 层
24V 输入
120 KHz 输入 120 KHz 输出
第10页
普通气体超声波流量计
特点和技术参数
精度可达 1% 常见尺寸, 100mm - 600mm (4”-24”) 压力可达 ANSI #2500 推荐流速, 最大100英尺/秒(30m/s), 最小3
英尺/秒(0.9m/s), 可延伸至, 1英尺/秒 (0.3m/s).
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
按照AGA8汇报要求计算气体压缩因子 双向计量时无需调整流量系数 适合于危险区域分类 一级, 一区, C和D组场所
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第43页
电子单元独特设计
RTU 或 ASCII 协议, 可依用户详细要求组态 能够依据温度压力自动赔偿表体内径热胀冷缩改变
能够依据噪声源调整数字滤波电路设置，以期到达最 正确信噪比
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第34页
流量计算准确关键问题
流量流速测量结果对表体几何尺寸要求 相关流体全部计算结果取决于对声波传输时间测
量 传输时间测量取决电子器件性能 有效消除旋涡和不对称流影响。
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第35页
丹尼尔超声波流量计关键技术特点
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第4页
在高含硫天然气中使用超声波流量计与 孔板流量计比较
高含硫气体对仪表寿命影响
– 硫化氢腐蚀孔板表面,造成金属件疲劳,缩短寿命,具严 重安全隐患.超声波内部没有可动部件,经过特殊处理内 表面,能够耐受H2S侵蚀,可延长维护保养时间间隔.
– 无插入管道内部部件, 即使管道中有残渣也不会损坏仪 表任何组件.
即不使用流量计算机取得标况流量 按AGA 8号汇报计算压缩因子
–能粗略计算出压缩因子 雷诺数计算
–惯用来矫正流态剖面对流量测量影响 流态矫正
–惯用在单通道或双通道流量计中
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第41页
电子数据单元独到设计
通用性强：Mark II 电子单元适合用于DANIEL各种
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第15页
时间直通式测量原理
本安型传感器信号检测回路
脉冲发生器
接收单元 检测单元
时钟
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
120 kHz 超声波信号
( 大大给予调整阀干扰频率60 kHz)
100 MHz 晶振
第16页
超声波流量计
Flow
. 传输时间 004
X
D
传输时间 .007
第38页
能够使用以下工具在线带压 拆卸并更换超声波探头
丹尼DSlaid尔neie气3l 9U体ltra超so声ni波c 流量计简介专家讲座
第39页
关键技术 2 ：Mark II 电子数据处理单元
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第40页
Mark II电子单元计算功效
计算工况流量 能够直接接入温度和压力信号，进行温压赔偿运算，
特点和技术规范
声速,温度,气体运行情况测量是相对独立 尤其适合用于高压气体,普通最低工作压力为4
～5 bar 常见流量计直径, 100mm - 600mm (6”-36”) 最高压力可达ANSI #2500(约42MPa)
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第8页
高级超声波气体流量计
应用场所
丹尼DSlaid尔neie气3l 0U体ltra超so声ni波c 流量计简介专家讲座
第30页
经过圆心声道对流态曲解
•不一样流体形态，测得速度却是相同 •测得速度夸大了气体流动平均速度 •因为角度造成错误
丹尼DSlaid尔neie气3l 1U体ltra超so声ni波c 流量计简介专家讲座
第31页
平行四声道测量流速
• 每个声道不经过圆心，降低对流态夸大 •平行四个声道相互赔偿，有效测量流速
丹尼DSlaid尔neie气3l 2U体ltra超so声ni波c 流量计简介专家讲座
第32页
气体高级超声波流量计
四通道流量计
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第33页
多通道流量计算
流量计算步骤
测量每个通道声波传输时间 计算每个通道速度 计算平均速度 流速乘以截面积
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
电压输出
第14页
时间直通式原理技术特点
DANIEL 超声波流量计是时间直通式超声流量计
– 声波由一个探头发射另一个接收，不经管壁反射 – 声波由上游向下游传输时间(因为声波被气流推进)
小于声波由下游向上游传输时间(声波被气流反向 阻挡) – 这两个时间之差与气流速度存在某种对于关系 – 从上下游测得传输时间能够计算出气流平均速度 和声波速度
对于配套使用专用电缆没有长度限制，更换电缆对计 量精度没有影响。
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第44页
电子单元使用故障诊疗信息
销售并用于商业计量 1993: DANIEL企业采样自动增益控制和数字信号处理技
术改进了流量计电子单元,提升了信号保真度和流量计精度 1994: DANIEL引入防爆Mark II电子处理
丹尼尔超声波流量计发展历史
1998: DANIEL开发出可在线拆装超声波探头器并可提供 在线带压拆装工具
第20页
几何权重因子
权重因子仅取决于探头几何分布情况!
A B C D
多通道流量计
Wa= 0.1382 Wb= 0.3618 Wc= 0.3618 Wd= 0.1382
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第21页
流速测量
流量与流体流速和截面积相关
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
流量=流速*截面积
第22页
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
.003
第17页
高级超声波流量计流量方程
任意一对传感器
L t1 =
c - v(x/L)
L t2 =
c + v(x/L)
X
Flow
D
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第18页
流量方程
流量从上述方程中求出
v
=
L2 (t1-t2) 2x t1t2
c=
L (t1+t2) 2 t1t2
普通型超声波流量计流量方程
L Tup =
c - v(x/L)
L Tdn =
c + v(x/L)
X
Flow L/2
D L/2
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第23页
普通超声波流量计计算
单通道流量计
v L2 (t1 t2 ) 2x t1t2
c L (t1 t2 ) 2 t1t2
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
超声波流量计，更换各种原件不影响计量精度。
实时监控全部参数
–
实时检测全部通道通讯
–
实时计算各通道流速
–
对旋涡和不一样流态进行动态赔偿
UL 及其它安全方面认证
先进噪声处理技术，先进数字滤波电路配合120KHZ 探头频率有效提升信噪比。
AGC自动增益值监控和报警
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
铸造钢制表体，降低焊缝接口，有效降低表体 热胀冷缩对计量影响 时间直通式测量原理本身含有较高精准度，不 受表体内部光滑程度或污垢影响。 对流体剖面特征及流场,流态检测,并采取准确 数学模型进行赔偿
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第26页
时间直通式测量原理准确性
电子时钟稳定性 连续测量与流体状态相关声波脉冲 对电子元件和传感器引发信号滞后给予恰当赔
第24页
流态剖面流态矫正
对单通道和双通道流量计来说
CF 1
0.242
LOG(0.2703
WR D
0.835 Re0.8
CF = 矫正系数
WR =管壁粗糙度
Re = 雷诺数
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第25页
怎样确保超声波流量计精度
准确几何加工尺寸和精密传感器定位 仪表整体化技术贯通于设计全部过程中，整体
特点及技术规范
高精度：精度优于 +/-0.5%, 重复性优于+/-0.2%
专用于贸易交接 多通道可检测流体多个剖面 多通道提供了必要冗余能力，独特声道替补技
术使流量计在某一声道故障情况下，仍能基本 正常工作 准确设计和在加工制造过程中质量控制
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第7页
DANIEL高级超声波流量计
长输管线 集气系统 海洋天然气 压气站 气体处理工厂 高压管线 输配管网
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第9页
普通气体超声波流量计
单声道或双声道 短管安装 主要用于非贸易交接 较高级超声波流量计更经济 新安装现场尤其适用 适合用于原料天然气计量
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第36页
关键技术 1：T-Slot 型超声波探头
丹尼DSlaid尔neie气3l 7U体ltra超so声ni波c 流量计简介专家讲座
第37页
T－SLOT探头特点
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
1，高频率，低功耗，低电 压工作，高效，安全 2，灵敏度高 3，能够在线带压更换，更 换电缆不影响工作及精度 4，适用广泛 5， 结构紧凑，插入表体浅， 不易受污垢影响，寿命长
丹尼尔气体超声波流量计介绍
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第1页
丹尼尔超声波流量计发展历史
八十年代早期, 英国煤气企业开始研发四通道超声波流量计 1986: 英国煤气企业授权Daniel企业作为唯一开发商,深入
开发该类型流量计工业领域应用 1989: 第一台模拟电路超声波流量计顺利出厂,在英国开始
v = 流体速度 c = 声速
t1 = 上游传输时间 t2 = 下游传输时间
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第19页
超声波流量计计算
多通道即多路流速测量!
A B C D
多通道流量计
Vn
=
L2 2x
(t1 -t2 ) (t1 t2 )
4
S Vavg = Wn Vn n=1
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
: 中油西南分企业采取7台DANIEL高级超声波流量计用于 贸易计量，向重庆和四川大型天然气用户供气。
：大庆油田天然气企业采取7台DANIEL 中级超声波流量 计用于储气库和内部管线计量。
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第3页
在高含硫,带有凝析液天然气中使用超声波流量 计与孔板流量计比较
精度
N=5 N=7 N=9 N=11 N=15
第28页
将流速简化为三个区域
Profile and Area Representation
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第29页
每个声道所代表流速与平均流速对应关系
Individual Path Velocity is Average for that Path
第42页
Mark II电子单元独特设计
独有数据储存功效：存放过去35天计量操作数据。包含 2400次事件和3640 报警统计。在紧急情况下，能够不依 赖流量计算机恢复全部组态参数。
强大通讯功效：2个 Modbus RS-232/485 multi-drop通讯 口。4个频率输出，温度和压力模拟量输入输出。
偿
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第27页
对不一样流态气体进行动态赔偿
流体剖面特征
Power law velocity profile
丹尼DSlaid尔neie气2l 8U体ltra超so声ni波c 流量计简介专家讲座
V(r) = Vo (1-r/ro)1/n
Gas velocity is a function of position in pipe
– 高级超声波流量计精度:优于0.5%,并可免实流标定 – 普通超声波流量计: 1% – 与孔板和涡轮番量计相比，精度不易受气质和分
层影响 – 孔板流量计在内部肮脏情况下,计量数据会呈负偏
差.DANIEL 超声波流量计即使在表体内部有大量 污垢情况下,仍能保持高精度.
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
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第5页
在高含硫天然气中使用超声波流量计与 孔板流量计比较
较低运行成本
– 不影响流体正常流动 – 无节流件，压损小 – 不用加压
低安装成本
– 高容量 – 高量程比 (可达100:1) – 降低了对上下游直管段要求
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第6页
DANIEL高级超声波气体流量计
第11页
普通气体超声波流量计
应用场所 非贸易交接场所 比对 储气罐测量 海洋天然气计量 原料天然气测量
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第12页
超声波流量计基本原理
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第13页
超声波流量计探头
衬垫 材料
导电 体
壳体
压电晶体 Disk
耦合 层
24V 输入
120 KHz 输入 120 KHz 输出
第10页
普通气体超声波流量计
特点和技术参数
精度可达 1% 常见尺寸, 100mm - 600mm (4”-24”) 压力可达 ANSI #2500 推荐流速, 最大100英尺/秒(30m/s), 最小3
英尺/秒(0.9m/s), 可延伸至, 1英尺/秒 (0.3m/s).
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
按照AGA8汇报要求计算气体压缩因子 双向计量时无需调整流量系数 适合于危险区域分类 一级, 一区, C和D组场所
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第43页
电子单元独特设计
RTU 或 ASCII 协议, 可依用户详细要求组态 能够依据温度压力自动赔偿表体内径热胀冷缩改变
能够依据噪声源调整数字滤波电路设置，以期到达最 正确信噪比
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第34页
流量计算准确关键问题
流量流速测量结果对表体几何尺寸要求 相关流体全部计算结果取决于对声波传输时间测
量 传输时间测量取决电子器件性能 有效消除旋涡和不对称流影响。
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第35页
丹尼尔超声波流量计关键技术特点
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第4页
在高含硫天然气中使用超声波流量计与 孔板流量计比较
高含硫气体对仪表寿命影响
– 硫化氢腐蚀孔板表面,造成金属件疲劳,缩短寿命,具严 重安全隐患.超声波内部没有可动部件,经过特殊处理内 表面,能够耐受H2S侵蚀,可延长维护保养时间间隔.
– 无插入管道内部部件, 即使管道中有残渣也不会损坏仪 表任何组件.
即不使用流量计算机取得标况流量 按AGA 8号汇报计算压缩因子
–能粗略计算出压缩因子 雷诺数计算
–惯用来矫正流态剖面对流量测量影响 流态矫正
–惯用在单通道或双通道流量计中
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第41页
电子数据单元独到设计
通用性强：Mark II 电子单元适合用于DANIEL各种
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第15页
时间直通式测量原理
本安型传感器信号检测回路
脉冲发生器
接收单元 检测单元
时钟
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120 kHz 超声波信号
( 大大给予调整阀干扰频率60 kHz)
100 MHz 晶振
第16页
超声波流量计
Flow
. 传输时间 004
X
D
传输时间 .007
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能够使用以下工具在线带压 拆卸并更换超声波探头
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第39页
关键技术 2 ：Mark II 电子数据处理单元
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第40页
Mark II电子单元计算功效
计算工况流量 能够直接接入温度和压力信号，进行温压赔偿运算，
特点和技术规范
声速,温度,气体运行情况测量是相对独立 尤其适合用于高压气体,普通最低工作压力为4
～5 bar 常见流量计直径, 100mm - 600mm (6”-36”) 最高压力可达ANSI #2500(约42MPa)
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第8页
高级超声波气体流量计
应用场所
丹尼DSlaid尔neie气3l 0U体ltra超so声ni波c 流量计简介专家讲座
第30页
经过圆心声道对流态曲解
•不一样流体形态，测得速度却是相同 •测得速度夸大了气体流动平均速度 •因为角度造成错误
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第31页
平行四声道测量流速
• 每个声道不经过圆心，降低对流态夸大 •平行四个声道相互赔偿，有效测量流速
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第32页
气体高级超声波流量计
四通道流量计
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第33页
多通道流量计算
流量计算步骤
测量每个通道声波传输时间 计算每个通道速度 计算平均速度 流速乘以截面积
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
电压输出
第14页
时间直通式原理技术特点
DANIEL 超声波流量计是时间直通式超声流量计
– 声波由一个探头发射另一个接收，不经管壁反射 – 声波由上游向下游传输时间(因为声波被气流推进)
小于声波由下游向上游传输时间(声波被气流反向 阻挡) – 这两个时间之差与气流速度存在某种对于关系 – 从上下游测得传输时间能够计算出气流平均速度 和声波速度