宽束外夹式超声波流量计工作原理

通过与管道协调一致的工作，产生一个不受被测流体 介质和速度影响的强壮、稳定并且连贯一致的信号
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结果是…
通过与管道协调一致的工作，产生一个不受被测流体介质和速度 影响的强壮、稳定并且连贯一致的信号 “宽束信号”
• 高信噪比 • 均匀对称的波形 • 在介质条件发生变化的时波
形保持稳定
• Generated by quartz or ceramic PIEZOELECTRIC CRYSTALS 通常由石英或陶瓷晶体来产生
ACOUSTIC THEORIES 声音理论
• TRANSIT-TIME时差 • DOPPLER多普勒 • Which One Do We Use?采用
哪一种
• DOPPLER - for “Dirty” Fluids “脏”流体
WideBeam™ Clamp-On Ultrasonic Flowmeter
Theory
宽束外夹式超声波流量计 工作原理
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Rev 1
What is ULTRASONICS? 什么是超声波
• Soundlike Waves with frequencies above the range of normal human hearing (20,000 Hz to megahertz and gigahertz) 超过人耳听到的范围的声波
Clean, no interference pattern, phase coherent.
Potential for Velocity Based Beam Blowing
Sample Area equals crystal area
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(Note curved shape however)
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ZeroMatic Automatic Zero 动态自动调零
Up-stream Transmit
Pipe Signal
Liquid Signal
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ZeroMatic Automatic Zeroห้องสมุดไป่ตู้动态自动调零
• WideBeam permits ZeroMatic Automatic Zero Calibration Adjustment and Drift Elimination
• 可以进行数字处理的“匹配” 波形
• 只需要15伏的峰值传输能量!
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Operating Principles of the WideBeam® Clamp-On Flowmeter
宽束外夹式流量计的工作原理
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Snell’s 定律
• 当声波以一定角度通过两 种不同材质的界面时，将 产生反射和折射.
• TRANSIT-TIME for “Clean” Fluids”清洁” 流体
DOPPLER多普勒
• MEASURES CHANGE OR SHIFT OF FREQUENCY
• 测量频率的改变
△F
DOPPLER PRINCIPLE多普勒原理
Transit-Time Principle时差式原理
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工作原理图解
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计算公式
Ø ° = sin-1 (VOS / Vphase) TL = 2 * ID / (VOS * cos(Ø)) VF = Vphase * DT / (2 * TL)
其中：
VOS = 声速 Vphase = 换能器中的声速 ID = 管道内径 TL = 传播时间 DT = 测量的时间差
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Shearmode Clamp-on Wave 窄束技术
Note interference patterns in wall and fluid.
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Comparison of Sonic Beams 声束的比较
Insert sensors
Wide Beam Clamp-on
• 折射产生的原因是由于声 波在两种不同材质中的传 播速度不同
• 不同材质的声音传播速度 是由材质的物性决定的 （弹性模量和密度）.
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液体和气体的折射角度
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Technology: WideBeam 宽束技术
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Insert Wave front 插入式波信号
• 匹配管道的声学要求
• 将管道设计为系统的一部份
平稳的穿过管道!
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怎么做到这些?
知道乐器是怎么工作的吗?
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就像吉他的琴弦，每个管道都有自己的固有频率
薄壁管 高频
中等壁厚 较低的频率
厚壁管 低频率
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宽束技术的换能器就像一个艺术鉴赏家 通过采用宽束技术，使得换能器与被测管道协调一致
• Measures Time not frequency测量时间差而 不是频率
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时差的基本原理 来看我们的旅行
From JFK to SFO Elapsed Time 6:13
From SFO to JFK Elapsed Time 5:12
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为什么有时间差？
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所有外夹式流量计面临两难的选择…
• 怎样穿过管壁得到超声波信号?
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简单的方法
采用 “破坏球”
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认为所有的管道都是相同的，用一个“大金 属球”来获得足够的信号，破坏性的穿过墙
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壁
聪明的做法
找到门!
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• 利用每个管道所具有独自特性
让我们看看天气
常年风向是由西向东!
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“ΔT”
由于流动产生的上下游信号 相位差
流速越大，时间差越大
VVesriyg aHtiZFelroowFloRwatCeon(dBiteioyno1n2d" VPifpMeax)
LowHFilgohwFRloawteR1a2t"ePipe
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Shear mode clamp-on
WideBeam Provides the Ideal Sonic Waveshape
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Direct and Reflect Modes 直射式和反射式安装
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Chordal Vs Diametral弦式和直径 式
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