超声波流量计原理及应用
超声波流量计工作原理及常见问题概述
超声波流量计工作原理及常见问题概述一、工作原理1、概述超声流量计是一个测量仪表，它利用声学原理来测定流过管道的流体的流速。
在气体的测量现场主要的检测元件包括一对或几对超声传感器。
这些传感器都安装在管壁上，每一组传感器的表面都彼此具有规定的几何关系。
由一个传感器发射的超声脉冲由同一组内另一个传感器接收，反过来也如此。
Q.Sonic-3 采用了一个单反射声道的方案，在对面的管壁处声脉冲有一次反射。
此方案使声道的总长度增加，从而能改善分辨率（灵敏度）并拓宽流量计的范围度，如图2-1所示。
图2-1 信号反射路径2 、流速的测量超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器，就像一个渡船的船夫在横渡一条河。
当气体不流动时，声脉冲以相同的速度（声速，C）在两个方向上传播。
如果管道中的气体有一定流速V（该流速不等于零），则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些，而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。
这样，顺流传输时间tD 会短些，而逆流传输时间tU会长些。
这里所说的长些或短些都是与气体不流动时的传输时间相比而言；这样就有：LtD = ——————— -------------- (2.1)C + V • cos和LtU = ——————— -------------- (2.2)C — V • cos式中，L代表两个传感器之间声道的直线长度，可按下式确定L：L D—— = ———— -------------- (2.3)2 sin^采用电子学手段来测量此传输时间。
根据时间倒数的差，可按下式计算流速V^ L 1 1V = ————(—————)-------(2.4)2cos tD tU一般说来，沿管道横截面的流速并不是一个固定不变的常量。
在流过很长圆管的定常无涡流的流体中，流速仅是径向位置的函数。
通常称此函数为充分发展的速度分布（剖面），可以用如下的半经验幂律公式来近似它：1V(r)=Vmax(1———) n -------------（2.5）R式中，r是在半径上的位置，R是管道的半径，n是雷诺数Re和管内壁粗糙度的函数。
超声波流量计的原理及应用
超声波流量计的原理及应用超声波流量计是一种利用超声波技术来测量流体流量的仪器。
它通过发送超声波脉冲，测量超声波在流体中的传播时间来确定流速，并根据流速和管道截面积计算出流量。
超声波流量计的原理是基于多普勒效应和声速传播原理，广泛应用于工业自动化、环保监测、水利水电、石油化工等领域。
超声波流量计的工作原理主要包括声速传播原理和多普勒效应两部分。
首先是声速传播原理，超声波在流体中传播的速度与流体的流速有关，当超声波沿着流体流动方向传播时，其传播速度会受到流体流速的影响。
根据声速传播原理，测量超声波在流体中传播的时间可以得到流速的信息。
其次是多普勒效应，当超声波遇到流体流动时，因为流体流速的影响导致超声波的频率发生变化，这种变化即为多普勒效应。
通过测量多普勒频移，可以得到流体的流速信息。
超声波流量计的应用范围非常广泛，包括但不限于以下几个方面：一、工业自动化领域在工业生产中，流量是一种重要的工艺参数，对流体的流量进行准确测量是保证工业生产质量的关键。
超声波流量计可以应用于水泥、化工、冶金、造纸等行业，用于测量水、蒸汽、液体或气体等的流量。
其非侵入式的测量方式保证了测量的准确性和稳定性，广泛应用于工业自动化生产中。
二、环保监测领域超声波流量计在环保监测领域也有着重要的应用。
在污水处理厂、水处理设备等环境中，需要对流体的流量进行监测和控制，以保证环境保护的需要。
超声波流量计可以应用于这些领域，通过对流体流速和流量的准确测量，实现对环保设备的高效运行和环境保护的实现。
三、水利水电领域水力发电厂、水库、水泵站等水利水电设施对水流量的监测和管理非常重要。
超声波流量计可以应用于这些领域，用于准确测量水流速和水流量，帮助实现对水资源的合理利用和水利工程的安全运行。
四、石油化工领域在石油化工领域，对流体流量的准确测量是保障生产质量和安全的重要环节。
超声波流量计可以应用于原油、天然气、炼油、化肥等领域，用于测量液体和气体的流量，并实现对生产过程的准确控制。
超声波流量计方案
超声波流量计方案引言超声波流量计是一种常用的流量测量设备，它利用超声波技术来测量液体、气体以及蒸汽等流体的流量。
本文将介绍超声波流量计的工作原理、应用场景以及选型时的一些建议。
工作原理超声波流量计利用超声波在介质中的传播速度与介质流速之间的关系来测量流量。
它通过发射一束超声波，并利用接收器接收超声波的反射信号来计算流速。
超声波在介质中的传播速度受到介质密度、温度和流速的影响。
通常情况下，流体的密度和温度变化较小，因此主要通过测量超声波传播时间来计算流速。
超声波流量计通常包括一个发射器和一个或多个接收器。
发射器和接收器之间的距离确定了测量路径。
当超声波经过流体时，它的传播速度会受到流体流速的影响。
接收器接收到反射的超声波信号，并将其传递给测量设备。
通过测量超声波的传播时间和路径长度，可以计算出流体的流速。
应用场景超声波流量计在许多领域都有广泛的应用，特别是在工业自动化领域中。
以下是一些常见的应用场景：1.液体流量测量：超声波流量计可用于测量液体流量，例如供水管道、化工流程、石油和天然气管道等。
2.气体流量测量：超声波流量计也可用于测量气体流量，例如空调系统、天然气和石油气流动等。
3.蒸汽流量测量：超声波流量计在蒸汽系统中也有广泛的应用，可用于测量蒸汽的流量和质量。
由于超声波流量计具有非接触式、无压力损失、广泛测量范围和高精度等优点，因此被广泛应用于液体、气体和蒸汽的流量测量。
选型建议在选择超声波流量计时，需要考虑以下因素：1.测量介质：不同的超声波流量计适用于不同的介质，例如液体、气体或蒸汽。
确保选购的超声波流量计适用于要测量的介质。
2.测量范围：不同的超声波流量计有不同的测量范围。
根据实际需求选择合适的测量范围。
3.精度要求：超声波流量计的精度常常是选择的关键因素。
根据应用需求选择适当的精度。
4.环境条件：考虑超声波流量计将使用的环境条件，例如温度、压力和湿度。
选择适应环境条件的超声波流量计。
5.信号输出：超声波流量计的信号输出方式也是一个重要的考虑因素。
时差法超声波流量计原理
时差法超声波流量计原理一、引言时差法超声波流量计是一种常用的非接触式流量计，它利用超声波的传播速度和反射原理来测量流体的流速和体积流量。
该技术在石油、化工、冶金、电力等行业中得到广泛应用，本文将详细介绍时差法超声波流量计的原理。
二、超声波传播原理超声波是指频率大于20kHz的高频声波，其传播方式与普通声音不同。
普通声音是通过空气分子振动相互传递的，而超声波则是通过物质内部介质中分子振动相互传递。
当超声波遇到介质边界时，会发生反射和折射现象。
三、时差法原理1.单向测量在单向测量中，发射器向下游方向发射超声波信号，经过液体后被接收器接收到。
此时液体处于静止状态，信号从发射到接收所需时间为T1。
当液体开始流动时，信号在液体中传播所需时间变为T2。
由于液体的流速可以通过T1和T2之间的时间差来计算出来，因此时差法超声波流量计可以用来测量单向流动的液体的流速和体积流量。
2.双向测量在双向测量中，发射器和接收器分别位于管道两端，发射器向上游方向发射超声波信号，经过液体后被接收器接收到。
同时，发射器也会向下游方向发射超声波信号，经过液体后被另一个接收器接收到。
此时液体处于静止状态，信号从发射到接收所需时间为T1。
当液体开始流动时，由于上下游方向的超声波传播速度不同，信号在液体中传播所需时间变为T2和T3。
由于T2和T3之间的时间差可以用来计算出液体的平均流速和体积流量。
四、应用场景1.石油行业：时差法超声波流量计可以用来测量石油、天然气等介质的流速和体积流量。
2.化工行业：时差法超声波流量计可以用来测量各种化工介质的流速和体积流量。
3.冶金行业：时差法超声波流量计可以用来测量冶金行业中的各种液态金属的流速和体积流量。
4.电力行业：时差法超声波流量计可以用来测量各种液态介质在电力输送管道中的流速和体积流量。
五、总结时差法超声波流量计是一种常用的非接触式流量计，它利用超声波的传播速度和反射原理来测量液体的流速和体积流量。
超声波流量计的原理及应用
超声波流量计的原理及应用
超声波流量计是一种用来测量液体或气体的流量的仪器。
它利用超声波的传播速度与
流体流动速度的关系来测量流量，因此也被称为“声速流量计”。
超声波流量计的原理是通过将超声波传输到流体中，然后测量超声波在流体中传播的
时间差来计算流速。
在超声波流量计中通常使用两种超声波的传输方式：一种是由传感器
发送一个超声脉冲，并测量超声波从发射到接收的时间差，另一种是通过测量超声波在流
体中传播时的传播速度来计算流速。
超声波流量计的应用非常广泛。
它可以测量液体或气体的流量，包括水、天然气、石油、化学药品等。
在工业领域，超声波流量计可以用于监测流体在管道中的流量，例如在
石油和化工工艺中用于监测原料、产品和废液的流量。
超声波流量计也广泛应用于水处理、供暖、空调、能源监测和自动化控制等领域。
超声波流量计有许多优点。
它的测量范围广，可以适用于多种流体和管道尺寸。
它不
会改变流体的温度、压力和化学性质，对被测流体没有影响。
超声波流量计具有精确测量、稳定可靠、响应迅速和易于安装和使用等优点。
超声波流量计也有一些局限性。
它对流体的性质有一定的要求，例如需要液体或气体
中含有至少5%的可溶性固体或不溶性固体。
长时间使用会导致传感器的磨损，降低测量精度。
超声波流量计的价格相对较高，不适合小型工程和个体用户。
超声波流量计是一种广泛应用于工业和科学领域的流量测量仪器。
它具有精确测量、
稳定可靠、响应迅速和易于安装和使用等优点，但也需要注意一些局限性，如对流体性质
的要求和价格较高等。
超声波流量计的应用与故障处理 流量计技术指标
超声波流量计的应用与故障处理流量计技术指标一、超声波流量计的测量原理超声波流量计是一种非接触式流量计。
工作原理是：超声波在流体中传播时其传播速度要受到流体流速的影响，通过测量超声波在流体中传播速度可以检测出流体的流速而换算出流量来。
以使用广泛的时差法超声波流量计为例，当超声波在流体中传播时顺流方向超声波的传播速度会增大、逆流方向则减小，即同一传播距离就有不同的传播时间，再利用传播速度之差与被测流体流速之关系求取流速而换算出流量。
即当超声波束在管道内水介质流动方向上的“上游传感器”与“下流传感器”之间传播时，水的流动会使超声波束的传播时间相对于静态传播产生一个微小变化，并且这个传播时间的变化与水的流速成正比，这就是时差式超声波流量计的测量原理。
其关系的理论表达式如下式：V=MD/sin2θ×△T/TupTdown式中，M—为超声波束在水中的直线传播次数θ—为超声波束与水流动方向的夹角Tup—为超声波束在正方向上的传播时间（由上游传感器到下游传感器间的传播时间）Tdown—为超声波束在逆方向上的传播时间（由下游传感器到上游传感器间的传播时间）△T= Tup—Tdown二、超声波流量计的特点超声波流量计基于微处理技术，大多接受集成电路及低电压宽脉冲发射技术而设计的。
在测量技术上，为取得更高的辨别率和更大的测量范围，多使用0.1ns超高辨别率时间测量线路。
它专门用于液体介质测量特别是水的测量。
其显著特点是：精度等级为±1.0%，可在不停产状态下带压安装，主机既可安装于值控室还可输出电流、脉冲等标准信号并可利用RS232或RS485接口通讯进行计量数据远程传送。
该流量计具有高牢靠性、低功耗、抗干扰、安装维护便利等优点。
三、超声波流量计的基本构造与紧要安装方式1、超声波流量计的构造超声波流量计一般可分现场传感器（即探头），传输电缆，显示主机三大部分。
其传感器有外夹式、插入式、法蓝式（即管段式），显示主机分固定式、便携式，而便携式主机可配备外夹式传感器对固定在线运行的超声波流量计进行比对（现场校准）且安装特别简便。
多声道超声波流量计的原理及应用
多声道超声波流量计的原理及应用多声道超声波流量计（Multi-Channel Ultrasonic Flowmeter）是一种使用超声波技术来测量液体或气体流量的设备。
它利用超声波在流体中传播时的特性，通过发送和接收超声波信号来测量流速和流量。
相对于传统流量计，多声道超声波流量计具有更高的精确度、更广泛的应用范围和更长的使用寿命。
多声道超声波流量计的原理如下：首先，设备通过传感器向管道内连续发送超声波脉冲。
这些脉冲沿着管道传播，并被流体中的颗粒和流动带来的涡流散射和吸收。
然后，传感器接收到这些散射回波，并分析它们的频率偏移和强度。
根据多普勒效应，当超声波与流体运动相互作用时，其频率会发生变化。
通过对频率偏移的分析和计算，可以计算出流速和流量。
多声道超声波流量计的主要优点包括：第一，它可以测量各种类型的流体，包括水、石油产品、化学品和气体等。
第二，它具有更高的测量精度，可以达到较低的误差范围。
第三，它不受流体密度、温度和压力的影响，适用于各种工况条件。
第四，它可以测量较大的管道直径范围，从小到几毫米到大到数米不等。
第五，它不需要破坏性的安装和维护，可以进行长期稳定的测量。
多声道超声波流量计广泛应用于许多不同的领域。
在工业过程控制中，它用于监测和控制液体和气体的流量，确保工艺的正常运行。
例如，在石油和化工行业中，它被用于监测原油、液化气等的流量。
在水处理行业中，它被用于监测供水和排水的流量，以确保水资源的有效利用。
在能源行业中，它被用于监测天然气、煤气等能源的流量。
此外，多声道超声波流量计也可以在实验室和科学研究中使用，用于测量流体性质和流动行为的研究。
总之，多声道超声波流量计利用超声波技术进行流速和流量的测量，具有精确度高、适用范围广的优点。
它被广泛应用于各个工业领域中，为生产过程的监测和控制提供了可靠的解决方案。
随着技术的进一步发展，多声道超声波流量计在流量测量领域的应用前景将更加广阔。
超声波流量计方案
超声波流量计方案一、引言超声波流量计是一种常见的流量测量设备，通过利用超声波的传播特性实现对流体流量的测量。
它具有测量准确、无压力损失、无移动部件等优点，在工业生产中得到广泛应用。
本文将介绍超声波流量计的基本原理、常见类型以及应用案例，为读者提供一个全面了解和选用超声波流量计的方案。
二、基本原理超声波流量计通过发射超声波脉冲到流体中，利用声波在流体中传播的速度差异来测量流速。
其工作原理基于多普勒效应，即当声波遇到流体运动时，波长会发生变化，从而实现对流速的测量。
常见的超声波流量计包括传输时间差法和多普勒效应法，下面将分别进行介绍。
2.1 传输时间差法传输时间差法是一种基于声速差异原理的测量方法。
超声波流量计通常由两个传感器组成，一个作为发射器向下游发射超声波信号，另一个作为接收器接收信号。
超声波在流体中传播的速度取决于流体的物理性质以及流速。
当超声波流经流体时，由于流体的速度不同，传输时间会发生变化。
通过测量声波传播的时间差，可以计算出流体的平均流速。
2.2 多普勒效应法多普勒效应法是一种基于声波频率变化原理的测量方法。
超声波流量计的传感器通常同时具备发射和接收功能。
当超声波与流体运动相互作用时，声波的频率会发生变化。
对于与流体相对运动的声波而言，当流速较大时，声波频率会增加；当流速较小时，声波频率会减小。
通过测量超声波频率变化，可以计算出流体的实际流速。
三、常见类型根据实际应用需求和流体特性，超声波流量计可以分为不同类型，下面将介绍其中三种常见的类型。
3.1 声速差法超声波流量计声速差法超声波流量计采用传输时间差法进行测量，其原理是通过测量超声波在流体中传播的时间差来计算流体的流速。
该类型的流量计适用于流体中无颗粒或颗粒较小的情况，如液体或气体的流量测量。
3.2 直接时间差法超声波流量计直接时间差法超声波流量计是一种改进的传输时间差法测量方法。
与传统声速差法不同的是，该类型的流量计不再使用两个传感器，而是采用单个传感器进行测量。
超声波流量计的原理及应用
超声波流量计的原理及应用超声波流量计是一种利用超声波技术实现测量流体流量的仪器。
它具有非接触式、无移动部件、高精度、可重复性好、测量范围宽等优点，因此被广泛应用于工业自动控制和流量测量领域。
本文将介绍超声波流量计的原理及其应用。
超声波流量计的测量原理主要是利用超声波在不同介质中传播速度不同而实现的流量测量。
超声波是一种高频振动波，其频率一般在20 kHz~10 MHz之间。
在超声波流量计中，通常使用2~3 MHz的超声波。
超声波在流体中传播时，其传播速度会受到流体速度和温度的影响。
当超声波从流体中穿过时，其传播速度将发生变化。
当超声波沿一定角度入射流体中时，其传播速度的改变量将与流体速度成正比。
超声波流量计通常采用时差测量方式进行测量。
即通过超声波在被测流体中传播的时间差来计算流体速度。
通常使用两个或多个超声波探头，其中一个探头发出超声波，被测流体中的另一个探头接收超声波的反射信号，两个探头之间的时间差就是流体速度的测量值，进而可以确定流量值。
1、水处理行业超声波流量计广泛应用于水处理行业，用于测量工业水用量、废水排放量、流量控制等。
在水处理过程中，精确测量水的流量对于实现稳定的水处理有着至关重要的作用，超声波流量计以其非接触式、高精度等特点成为了水处理行业中首选的流量计。
2、石油和化学行业超声波流量计在油气开采及化学加工领域中的应用越来越广泛。
它可以用来测量原油、石油产品、液化气、化学液体等的流量。
在化学工业中，超声波流量计则被用于测量反应器中的流量，以控制反应条件。
3、食品及制药行业超声波流量计在食品及制药行业中也有广泛应用。
在食品加工过程中，超声波流量计可以用于测量牛奶、汁、饮料、啤酒等液体的流量，以确保食品加工的质量；在制药行业中，超声波流量计可以被用来测量制药过程中的流量，以确保药品的品质和稳定性。
4、供水及暖通行业超声波流量计也可以用于测量冷热水的流量，在供水及暖通行业中应用广泛。
在室内水、燃气等流体计量方面，超声波流量计在多个领域都有广泛的应用。
超声波流量计的原理及应用
超声波流量计的原理及应用超声波流量计是一种用于测量液体或气体流量的设备，它通过测量超声波传递的时间和频率差异等特性来计算流量。
该设备使用了无液体接触测量原理，因此可以应用于包括腐蚀性、高压力、高温度和高粘度的各种介质，优点非常显著。
超声波流量计的基本原理是依据多普勒效应法，并结合了经典的时间差法和互补反射等信号处理技术。
具体来说，当液体或气体流经超声波流量计时，会产生超声波的反射，通过测量超声波的传播时间和频率差异来计算流量。
在使用中，超声波流量计通过超声波传感器向流体发射超声波信号。
当超声波信号被液体或气体接收并反射回来时，传感器接收到反射的信号并进行处理。
传感器能够通过测量反射的时间和频率差异来计算液体或气体的流量。
超声波流量计应用广泛，包括化工、石油、机械、电力、环保和汽车等领域。
超声波流量计在这些领域有以下几个应用。
1. 化学工业在化学工业中，超声波流量计广泛应用于流体的传输和计量，例如用于反应槽中的液化学物质的供应、流量的控制和实时反馈控制，从而提高生产效率和可靠性。
2. 石油和石化行业在油田和石油炼制过程中，超声波流量计可以精确测量原始油、天然气和天然氧气的流量，以便监测生产效率和评估油气储量。
此外，超声波流量计还可以用于潜油泵和增压泵等设备的卡口测量和粘度控制。
3. 机械工业在机械工业中，超声波流量计可以应用于流体传输和监测，用于控制流体的供应，例如金属切削机床的切割液流量监测。
此外，超声波流量计还可以用于监测压缩空气、氧气和氮气等气体的流量。
4. 环境保护在环境保护方面，超声波流量计可以应用于排污管道和废水处理装置等设施中的流量监测。
此外，在水文学研究中，超声波流量计可用于测量水流量和测量河流、水库和水道中的水位高度。
总之，超声波流量计是一种高性能的测量设备，通过无液体接触测量原理可适用于各种介质。
在各种工业和环境应用中，超声波流量计都具有广阔的空间，其精确性、可靠性和稳定性在许多领域得到广泛应用。
多声道超声波流量计的原理及应用
多声道超声波流量计的原理及应用多声道超声波流量计是一种基于超声波传感技术的流量测量设备。
它利用超声波在流体中传播的特性，通过测量超声波的传播时间来确定流量的大小。
多声道超声波流量计可以同时测量不同方向的流速，提供更加准确和稳定的流量测量结果。
多声道超声波流量计的原理是基于多普勒效应。
当超声波以一定角度入射流体中时，流体流动会引起超声波频率的变化，即多普勒频移。
根据多普勒频移的大小，可以计算出流速的大小。
多声道超声波流量计通过同时测量多个方向的多普勒频移，得到更加准确的流速信息。
在多声道超声波流量计中，通常会采用多个超声波探头进行测量。
这些探头分布在管道的不同位置，可以覆盖整个流道。
通过同时测量多个位置的流速，可以准确地计算出整个管道截面上的平均流速，从而得到准确的流量值。
多声道超声波流量计具有许多优点，使其在工业中得到广泛应用。
首先，它对管道直径和材质的要求相对较低，适用于各种不同类型和尺寸的管道。
其次，多声道测量可以提供更加准确和可靠的流量测量结果，能够稳定地工作在各种流量范围内。
此外，多声道超声波流量计无需暂停或中断流动，具有实时测量的能力，适用于连续流量的监测。
多声道超声波流量计在许多领域中有广泛的应用。
在工业领域，它被用于监测和控制各类液体和气体的流量，如水、油、天然气等。
在石油化工行业中，多声道超声波流量计可用于测量管道中的液体和气体流量，从而确保生产过程的稳定和安全。
在供暖和通风系统中，多声道超声波流量计可用于监测水和空气流量，以确保室内温度和空气质量的控制。
此外，多声道超声波流量计还可应用于环境监测、污水处理、食品饮料制造等领域。
总之，多声道超声波流量计是一种基于超声波传感技术的流量测量设备，通过测量超声波的传播时间和多普勒频移来确定流量的大小。
它具有准确、可靠和实时测量的优点，适用于各种类型和尺寸的管道，广泛应用于工业和民用领域。
超声波流量计的原理及应用
超声波流量计的原理及应用超声波流量计是一种基于超声波技术的测量仪器，可以用于测量在管道中流动的液体或气体的流量。
它的工作原理是通过发送超声波脉冲，测量超声波在流体中的传播时间差，从而计算出流速和流量。
超声波流量计通常由两个部分组成：传感器和处理器。
传感器是安装在管道或流体中的部分，负责发射和接收超声波信号。
处理器是将传感器发送过来的超声波信号处理成数字信号的部分，然后计算出相应的流速和流量。
超声波流量计具有与其他流量计相比的优点。
首先，它可以测量多种类型的液体和气体，包括腐蚀性、高粘度、高温、高压和蒸汽等。
其次，它不会对流体造成压力损失，不会产生噪音，也不需要维护。
最后，由于其无接触式的特点和广泛的管路适用性，超声波流量计可以在水处理、化工生产、食品加工、医疗设备等领域得到广泛应用。
超声波流量计的应用主要分为以下几个领域：1、水处理：超声波流量计可以用于监测自来水、废水和工业水的供应和排放，帮助节约水资源和管理污染控制。
2、化工生产：在化工生产过程中，超声波流量计可以监测不同的化学液体或气体的流量和配比，以确保生产质量和安全。
3、食品加工：超声波流量计可以用于食品加工过程中的流量监测和控制，例如在调味过程中的糖水、酱油和醋等的投放量，保证产品品质。
4、医疗设备：超声波流量计在医疗设备领域中有着广泛的应用，例如心脏起搏器和人工肝脏中监测血液循环的流量。
5、环境监测：超声波流量计可以用于监测空气和水中的流量，用于环境污染监测和控制。
总之，超声波流量计在各种工业领域中发挥着重要的作用，可以提高工作效率和生产质量，同时也帮助保护环境。
随着科学技术的不断发展，超声波流量计在未来还将继续发挥重要的作用。
超声波流量计
超声波流量计原理及应用1、概述利用超声波测量流速、流量的技术不仅用于工业计量，而且在医疗、海洋观测、河流等的各种计量测试中有着广泛的应用，这里主要说明在工业计量测试中使用的超声波流量计。
超声流量计是超声检测技术的一种运用，超声检测是一种无损检测。
超声波可以穿透电磁波、光波无法穿透的物体，同时又能在两种物质（声阻抗不同的物质）交界面上反射，由于物体内部的不均匀性，使超声波衰减变弱，从而可分体内的裂纹、疏松、气泡、沙眼、夹渣、未焊透和脱层等缺陷。
所以，检测超声技术应用非常广泛。
它的突出优点是检测可靠、测定迅速、操作简便、便于在现场使用，对人体无害，对系统不改变运行状态，超声仪器可用性好，寿命长，携带方便。
在国外已成功应用于船舶、冶金、机械、石油、化工、食品、电子、航天、建筑、农林、水产及医疗等领域。
原理一般所谓超声波流量计的测量原理如图表1所示。
测量原理是多种多样的，如传播速度差法――声循环法，时间差法和多普勒法，这里对其他方法则只做简单的说明。
从古至今一直在研究利用声波测量液体和气体的流速，但直到二次世界大战为止没有太大的进展。
战后爆发的技术革新首先在美国兴起，继相位差法之后，应用声循环法（两组型）的马克森流量计于1995年首先作为航空燃料用流量计得到应用。
这刺激了利用超声波测量流量、流速技术的迅速进步，如上所述，在很多方面进行了研制，结果出现了时间差法和射束位移法等等。
以后一段时期虽然继续进行了研制，但实用的计量测试仪器并未占有牢固的地位。
进入二十世纪七十年代以后，由于IC（集成电路）技术的迅猛发展，可以使用高性能、工作非常稳定的PLL（锁相环路）回路技术，因此产生了将这种技术用于流量计的设想，结果，陆续出现了作为实用计量测试仪器的超声波流量计。
而现在，随着声循环法的发展，以PLL（锁相环路）技术为基础的超声波流量计在实际中也得到了应用。
另一方面，在苏联虽然也广泛地进行了理论研究，论述了基于流速分布的流量修正系数问题，而一般来说，包括西欧各国在内，其研究创新不如美国进行的活跃。
超声波流量计的工作原理
超声波流量计的工作原理
超声波流量计是一种流量测量仪器，它利用水的超声波传播特性来测量流体的流量。
超声波流量计的工作原理是：它通过发射一个超声波，来测量流体中的流量，当超声波穿过流体时，它会受到流体中的声速变化的影响，并以此来估算流量。
流量计中的超声波传感器由发射器和接收器组成，发射器会发出一个超声波，然后接收器会接收发射器发出的超声波，这个超声波穿过流体时，它会受到流体中的声速变化的影响，当这个超声波经过流体时，它的传播速度会发生变化。
这个变化的特性可以用来估算流量，因为声速受到流体中的流量的影响，当流量增加时，声速也会增加，当流量减少时，声速也会减少。
超声波流量计的另一个优点是它可以测量高温、高压或悬浮物含量较高的流体。
超声波流量计可以准确测量流量，即使在高温、高压或悬浮物含量较高的情况下，也能达到准确测量流量的目的。
它还可以准确测量流体中的温度，以及测量流体中的悬浮物含量，这两个功能使它更加适用于工业应用。
超声波流量计的缺点是它的成本较高，安装较为复杂，而且它的测量范围也有一定的限制。
它的测量范围受到水的声速变化的影响，因此，它只能测量一定范围内的流量，而且它也受到温度和压力的影响，这些影响会使它的测量精度受到一定的影响。
总之，超声波流量计是一种流量测量仪器，它可以准确测量流量，即使在高温、高压或悬浮物含量较高的情况下也能达到准确测量流量的目的，但是它的成本较高，安装较为复杂，而且它的测量范围也有一定的限制。
超声波流量计和水表 准
超声波流量计和水表介绍超声波流量计和水表是用于测量液体流量的仪器，它们在工业生产和民用水表计量中起到重要的作用。
本文将详细介绍超声波流量计和水表的原理、应用以及优势。
超声波流量计原理超声波流量计是利用超声波在流体中传播的特性来测量流量。
它包括发射器和接收器，发射器发出超声波脉冲，经过流体后被接收器接收。
根据超声波在流体中传播的速度和传播时间差，可以计算出流体的流速和体积流量。
应用超声波流量计广泛应用于石油、化工、电力、冶金等行业的流体流量测量。
它具有不易受流体性质变化影响、不易堵塞、精度高等优点，适用于各种液体介质的测量。
优势1.非侵入式测量：超声波流量计可以通过管道外壁进行测量，不需要直接接触流体，避免了对流体的污染和阻力的影响。
2.宽测量范围：超声波流量计可以测量各种介质的流量，包括液体、气体和蒸汽等。
3.高精度：超声波流量计的测量精度通常可以达到±1%。
4.可靠性高：超声波流量计采用非接触式测量，不易受介质腐蚀和堵塞等因素的影响，具有较长的使用寿命。
5.易于安装和维护：超声波流量计结构简单，安装方便，维护成本低。
水表原理水表是用来测量供水系统中的水量消耗的仪表。
常见的水表有机械式水表和电子式水表两种。
机械式水表通过叶片或涡轮的旋转来测量水流量，电子式水表则利用电磁感应或超声波等原理进行测量。
应用水表广泛应用于民用供水系统和工业用水计量中。
它可以精确记录每户或每个用户的用水量，为水费计算提供依据，也可以用于检测漏水和节约用水。
优势1.精确计量：水表采用先进的测量原理和技术，可以精确测量水流量，提供准确的用水数据。
2.高可靠性：水表经过严格的质量检测和标定，具有较高的可靠性和稳定性，长期使用不易出现故障。
3.节约用水：水表可以帮助用户了解自己的用水情况，促使用户节约用水，推动可持续发展。
4.自动抄表：电子式水表具有自动抄表功能，可以远程读取水表数据，提高抄表效率和减少人工成本。
超声波流量计和水表的比较测量原理超声波流量计利用超声波的传播速度和传播时间差来测量流速和体积流量，水表则通过机械叶片或涡轮的旋转来测量水流量。
气体超声波流量计的工作原理及应用
气体超声波流量计的工作原理及应用
1.工作原理：
当超声波信号沿着气体传播时，如果气体处于静止状态，那么发射器发出的超声波信号和接收到的超声波信号的频率是相同的。
但是，当气体中存在流动时，超声波信号的频率会发生变化。
这是因为气体流动会导致声速的变化，超声波在与气体流动方向相对向的传播中，其传播速度相对较快；在与气体流动方向同向的传播中，其传播速度相对较慢。
通过测量超声波信号的频率变化，可以计算出气体的流速和流量。
通常，流速和流量的计算基于多普勒效应以及声学测量原理。
2.应用：
石油和天然气行业：气体超声波流量计广泛应用于石油和天然气行业的管道流量测量。
它可以准确地测量天然气传输和液化天然气（LNG）的流速和流量，确保资源的准确计量和管理。
环境监测：气体超声波流量计可用于大气中空气流量的测量，例如用于监测烟囱排气中的气体流量。
它可以提供及时、准确的数据，用于环境管理和监测。
工业过程控制与自动化：气体超声波流量计可以测量各种工业气体在管道中的流速和流量。
它可以帮助工厂实时监测气体的供应和消耗情况，优化工艺流程，提高生产效率。
医疗设备：气体超声波流量计在医疗设备中也有广泛的应用，例如用于测量呼吸机中气体的流速和流量，监测病人的呼吸情况。
这有助于医生提供准确的治疗和护理。
总之，气体超声波流量计是一种重要的仪器，它通过测量超声波信号的频率变化来进行气体流速和流量的测量。
它在石油和天然气行业、环境监测、工业过程控制与自动化以及医疗设备等领域中有着广泛的应用。
超声波流量计原理及应用
超声波流量计原理及应用前言超声流量计(以下简称USF)是通过检测流体流动时对超声束(或超声脉冲)的作用，以测量体积流量的仪表。
本文主要讨论用于测量封闭管道液体流量的USF。
20世纪70年代随着电子技术的发展，性能日益完善的各种型号USF投入市场。
有人预言由于USF测量原理是长度与时间两个基本量的结合，其导出量溯源性较好，有可能据此建立流量基准。
第一节工作原理封闭管道用USF按测量原理分类有：①传播时间法；②多普勒效应法；③波束偏移法；④相关法；⑤噪声法。
本文将讨论用得最多的传播时间法和多普勒效应法的仪表。
1.1传播时间法声波在流体中传播，顺流方向声波传播速度会增大，逆流方向则减小，同一传播距离就有不同的传播时间。
利用传播速度之差与被测流体流速之关系求取流速，称之传播时间法。
按测量具体参数不同，分为时差法、相位差法和频差法。
现以时差法阐明工作原理。
(1)流速方程式如图1所示，超声波逆流从换能器1送到换能器2的传播速度c被流体流速Vm所减慢，为：(1)反之，超声波顺流从换能器2传送到换能器1的传播速度则被流体流速加快，为：(2)式(1)减式(2)，并变换之，得(3)式中L——超声波在换能器之间传播路径的长度，m;X——传播路径的轴向分量，m;t12、t21——从换能器1到换能器2和从换能器2到换能器1的传播时间，s;c——超声波在静止流体中的传播速度，m/s;Vm——流体通过换能器1、2之间声道上平均流速，m/s。
时(间)差法与频(率)差法和相差法间原理方程式的基本关系为:(4)(5)式中f——频率差；φ——相位差；f21,f12——超声波在流体中的顺流和逆流的传播频率；f——超声波的频率。
从中可以看出，相位差法本质上和时差法是相同的，而频率与时间有时互为倒数关系，三种方法没有本质上的差别。
目前相位差法已不采用，频差法的仪表也不多。
(2)流量方程式传播时间法所测量和计算的流速是声道上的线平均流速，而计算流量所需是流通横截面的面平均流速，二者的数值是不同的，其差异取决于流速分布状况。
超声波流量计原理
超声波流量计原理
超声波流量计原理
1. 基本原理
超声波流量计（Ultrasonic Flowmeter）是一种无接触，无损伤的流量测量仪表。
它是利用超声波的特性，通过在流体流程中发射和接收超声波，来测量流体的流速和流量。
它可以探测流体的声速，速度和体积，从而测量流量。
2. 工作原理
超声波流量计将发射器和接收器安装在管路上。
发射器向管道发射超
声波，在管道内传播时，被流体内的微粒吸收，因而发生衰减，当超
声波到达接收器时，只有剩余信号被接收器检测，经过相关运算，将
获得流速和流量的数据。
3. 优点
（1）操作简单，易于安装、维护；
（2）无接触测量，不会损伤流体，可长期使用；
（3）可以远程操作，便于远程监控；
（4）可进行动态测量，包括瞬时流量和累计流量；
（5）抗干扰能力强，对流速测量误差低。
4. 特点
（1）测量范围广：可以测量细微流量；
（2）数据可调：可以根据流量变化进行实时调节；
（3）灵敏度高：可以检测微小流动；
（4）低成本：无接触测量，易于安装且使用成本低。
5. 应用
超声波流量计可以用于量测液体、蒸汽、气体、热对流等多种流体，应用于各种工况，如蒸汽流量测量、油品流量测量、卷烟干燥机流量测量等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超声波流量计原理及应用
超声波流量计原理及应用
吐尔逊古丽
（独山子石化公司炼油厂仪表车间新疆独山子833600 ）
摘要：超声波流量计广泛应用于我厂各生产装置，其检测的介质有水、烃类、碱液等。
我厂采用的超声波流量计有国产、国外的多种型号和规格。
和传统的机械式流量仪表、电磁式流量仪表相比它的计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等等。
文章讨论了利用超声波流量计测量液体流量的有关问题，重点阐明了超声波流量计的测量原理、分类，安装、使用。
一.超声波流量计原理：
超声波流量计广泛应用于我厂各生产装置，其检测的介质有水、烃类、碱液等。
我厂采用的超声波流量计有国产、国外的多种型号和规格。
超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。
因此通过接收到的超声
波就可以检
测出流体的流速，从而换算成流量。
它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。
使用超声波流量比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不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。
超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。
超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。
这样就实现了流量的检测和显示。
另外，超声测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，又可制成非接触及便携式测量仪表，故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。
超声波流量计的电子线路包括发射、接收、信号处理和显示电路。
测得的瞬时流量和累积流量值用数字量或模拟量显示。
二、超声波流量计特点：
优点：它是一种非接触式流量测量仪表，可测量液体、气体介质的体积流量，除具有电磁流量计的优点（无压力损失、不干扰流场、能测量强腐蚀性介质、含杂质污物的介质等）夕卜，还可测量非导电介质的流量，而且不受流体压力、温度、粘度、密度的影响；通用性好，同一台表可测不同口径的管道内的介质流量；安装维修方便，不需要切断流体，不影响管道内流体的正常流通。
安装时不需要阀门、法兰、旁通管等；特别适用于大口径管道的流量测量，由于没有压力损失，节能效果显著。
缺点：安装时不能离震动原太近，容易影响探头的测量；在测量水的流量时，
由于水常时间在管道中容易产生水垢，对探头信号强度有影响；还不能测量悬浮.
三•超声波的分类
超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。
因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。
根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。
超声波流量计的各类很多，依照不同的分类方法，可以分为不同类型的超声波流量计。
除了
检测的方式，还有按探头（换能器）安装方式分,
按声道数目，按性能，根据使用场合不同等等。
目前通常采用两种类型的超声波流量计，一种为多普勒超声波流量计，另一类为时差式超声波流量计。
多普勒型是利用相位差法测量流速，即某一已知频率的声波在流体中运动，由于液体本身有一运动速度，导致超声波在两接收器（或发射器）之间的频率或相位发生相对变化，通过测量这一相对变化就可获得液体速度；时差型是利用时间差法测量流速，即某一速度的声波由于流体流动而使得其在两接收器（或发射器）之间传播时间发生变化，通过测量这一相对变化就可获得流体流速。
我厂多为采用的是时差式超声波流量计，下面简单介绍一下这两种类型超声波流量计，具体测量方法。
1.多谱勒式超声波流量计
换能器1发射频率为f l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f l之差即为多谱勒频差f d。
设流体流速为v，超声波声速为c，
多谱勒频移f d正比于流体流速v,即
£
c +v cos B
所以流体流速
当管道条件、换能器安装位置、发射频率、声速确定以后，c、f i、e即为常数，流体流速和多谱勒频移成正比，通过测量频移就可得到流体流速，进而求得流体流量。
2.2时差法超声波流量计
时差法超声波流量计(Transit Time Ultrasonic Flowmeter )其工作原理如图1所示。
他是利用一对超声波换能器相向交替(或同时) 收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺溜和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，在通过流速来计算流量的一种间接测量方法。
图2中有两个超声波换能器：顺流换能器和逆流换能器，两只换能器分别安装在流体管线的两侧并相距一定距离，管线的内直径为D,超声波行走的路径长度为L,超声波顺流速度为tu, 逆流速度为td,超声波的传播方向与流体的流动方向加角为B。
由于流体流动的原因，是超声波顺流传播L长度的距离所用的时间比逆流传播所用的时间短，其时间差可用下式表示：
"c—V cosff
其中：c是超声波在非流动介质中的声速，
V是流体介质的流动速度，tu和td之间的差为：
a =站W -¥—T - - ---
_ r ZKcoitf
=以-％S
&
一戸
式中X是两个换能器在管线方向上的间距。
为了简化，我们假设，流体的流速和超声波在介质中的速度相比是个小量。
即：
上式可简化为:
也就是流体的流速为：
2X
由此可见，流体的流速与超声波顺流和逆流
传播的时
间差成正比。
流量Q可以表示为:
以上就是用时差法测量流量的基本原理。
在实际应用中，根据换能器的安装方法不同，可以分为夹装式（换能器用钢带等固定并用偶合剂胶合在管道外壁上，与流体不接触）和接触式（超声换能器安装在一段测量管（spoon piece ）上, 换能器直接与被测流体接触）两种。
（a）夹装式结（b）在我厂装置中应用的是夹装式结构
三、流量仪表的主要性能技术指标:接触式结构
换能器
1
弓道
换能器2
换熊器1
1、准确度
2、量程比
3、重复性
4、雷诺数
准确度：是定性概念，在一定测量范围内被测值与真实值的相差程度
量程比：指保证仪表精度范围内，最大测量值与最小测量值的比值。
此值越
大，测量范围越大
重复性：指测量条件完全不变的情况下，对某一点进行重复测量，是仪表本
身性能好坏的标志。
重复性好，仪表性能好，准确度高
雷诺数：是流体在流动过程中，惯性力与粘滞力的比值。
它反映流体在流动过程中速度分布状态，其值越大，速度分布越平坦
雷诺数Re du
d管内径u流体平均流速v运动粘v
度
雷诺数与流速、流体粘度及管内径有关•
四、现场安装事项：
（1）、详细了解现场情况超声波流量计在安装之前应了解现场情况：
1.安装传感器处距主机距离为多少；
2.管道材质、管壁厚度及管径；
3.管道年限；
4.流体类型、是否含有杂质、气泡以及是否满管；
5.流体温度；
6.安装现场是否有干扰源（如变频、强磁场等）；
7.主机安放处四季温度；
8.使用的电源电压是否稳定；
9.是否需要远传信号及种类；
根据以上提供的现场情况，厂家可针对现场情况进行配置，必要情况下也可特制机型
（2）、超声波探头安装主要有三种方式：
1.对贴式安装式
在我厂的超声波流量计中，多数才用V 方式,Z 方式的安装方法，管径小于 300mm 寸，采用V 方式安装，管径大于300mm 寸，采用Z 方式安装，在现场用Z 方式的安装站多数•这说明了，Z 方式安装的换能器超声波信号强度高，测量的 稳定性也好•
在换能器的安装上注意水平直径成
45度的范围内，避免在垂直直径位置附
近安装。
否则在测量液体时换能器声波表面易受气体或颗粒影响，在测量气体 时受液滴或颗粒影响。
(3)、安装连接
.
FJT
1
220VCAC)
安装接线图
t i
乂加
4
F5H1O 水'平％檢首直昭窃曲险丐
换能銅C 1和2)
左装夹具
六、常见的故障及处理：
在安装设定完后显示测量窗口会出现错误代码: *R表示系统工作正常
*1表示没有检测到接收信号
H表示接收信号差
以上是工作中常见的错误代码
5 •结束语：
流量是企业能源消耗的指标，流量仪表得到越来越多的应用，随着科学技术的飞速发展，人们对高精度、高可靠性、高智能化仪表备受欢迎。
随着电子技术的迅速发展、超声波技术的普及以及产品成本的降低和可靠性的提高，我们相信，超声波流量仪表将成为流体计量中最为普遍采用的手段。