用于水流量测量的电磁流量计和超声波流量计
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以解决了。 如果要高精度测量 ， 必须要用多声道测量， 以达到尽量接近面平均流速的测量 。 但成本要大 幅度增加 ，安装 起来 比起 电磁流量计要 复杂得 多。 夹持安装型超声波流量计的换能器与管道外 壁的偶合很重要 ， 长时间的暴露在大气 中 ， 偶合 剂失效降低 ， 降低信号的灵敏度和可靠性。 以， 所 需要定期维护 ， 以免造成测量精度的降低。
摘 要： 从测 量原 理 上 阐述 电磁 流 量计 和超 声 波流量 计 用 于水流 量测 量 时的优 缺 点及 注意 事项 。 关键 词 ： 体积 流 量 ； 电磁 流 量计 ； 声波 流量 计 ； 超 平均 流速 ； 测量 原理
常用 以对其它流量 计的测量 声波流量计。这 里， 就电磁流量计和超声波流量 为非接触式流量计 。 作在线参照检查 。 流体在任何形状 、一定面积的截面内流动 ， 计测量原理上 的差别作 以比较 。 通过研究可看 ， 电磁流量计在工作磁场有 超声波流量 汁也具有测量流量 范围宽 、 测量 流过该截 面的体 积或质量对时 间的 比 称为流 值 能够进行正 、 向流量测量 的优点。 反方 但 测量管 中电位积分产生的两电极间流 精度高 。 量 。 流过 的体积与时间的 比值来表 示流量 时， 效区域内 ， 用 超 ｂ 其最 称为体积流量（ 或容积流量 ） 用流过的质量 与时 量信号受｛速分布的影响并不像其它流速式流 是 ， 声波流量计较 电磁 流量 计 Ｅ较起来 ， 。 ＝ ｉ ｆ ｌ 电 间的比值来表示流量时 ， 称为质量 流量。流量 的 量仪表那样敏感 。 这就是 电磁流量计比其它如涡 大的弱点在于 电磁流量计测量 原理告诉我们 ， 涡街 、 超声 、 节流装 置等 流量仪 表 的优越之 极 一Ｎ量 的流量信号是电极过水断面平均流速 ， Ｌ 测量对象是管路 、 渠道和河 流中的流体 。所谓流 轮 、 ’ 体流量 ， 就是指流过 一定 截面的管路 、 道或河 处 。 渠 在一定部位 ，流速的变化对信号 的产生不敏感。 流 的 流量 。 实 际上影响测量精度 的主要 因素是 ： 被测介 而 传播 速度差法超声 波流量计所测量 的是 线平 体积流量是过水 断面的平均流速 与断面积 质电导率 ， 必须是大于 １－１・ ０３ ｃ ￣ ｍ的导 电液体 ； 均 流速 ，要求流量测量必需 对流速进行高斯积 电磁流量计的转换器 分 。这就是说 ， 事实上超声波流量计是间接测量 的乘积得 到。当流体的过水断面一定 时， 如何测 电磁干扰 和Ｔ作 电源波动 ； 得过水断面的平均流速是关键 。 测量流速 的方法 元件杼 ｌ 生不稳定 ； 振动源 。 管道 的平均流速进而测量流量 。这样 ， 就存在原 对于多普勒法超声波流量 ｉ 误差就 十 很多 ， 用它们来表示平均流速有一定差别 。譬如 理论上影 响测量精度 的因素 主要是测量 管 理上的误差。 比托管 、 多普勒超声波 流量计 、 插入电磁 、 插入涡 内径 的变化。 如果 由于测量管 内壁的磨损 、 附着、 更大 了 ，因为这种流量计测得 的是断面的点流 结疤等使得 内径变化 １ 对 于测量 的影 响 速 ， ％， 要计算流量还需进行面积分。 轮 、 人涡街流量计等 ， 的过水断面 中某一 结垢 、 插 测量 点流速来代表断面的平均流速 ； 时差法超声波流 也是 １ 从原理上 ， ％。 电磁流量计测量不受流体温 被测管道 直径 的变化 （ 直径测量 误差 ， 内壁 量汁、 热线风速仪等是测量过水断面 中某一条或 度 、 粘度、 压力以及电导率变化的影响。 为流速式 结垢等浍 对测量造成三倍的误差， 比电磁流量 这 倍 对于一些随机变化 的影响量就更难 几条线 的流速来代表断面的平均流速 ； 电磁流量 流￣ － ￣ ｌ 于测量管路 内的流速分 布要求较高。 计要大 ３ 。 － ｘ 因
柱体试件， 直径为 Ｆ＝０． ｒ ， １１６ ｍ 高度 ｌＯ ｍ ａ Ｏｍ 采用振动法成型 ， 水泥混 凝＿ｉ￣ Ｉ及表面粗糙 Ｌｌ ｉ Ｉ 系数依据现场实际情况而定 ，在养护室 湿养 ２ ８ 天以上进行试验 。沥青 混凝土试件为马 歇尔试 件， 试件直 径为 Ｆ＝０ ． ｒ ，高度 ６． １ １１ ６ ｍ ａ ３ ５±． ３ｍ， ａ ｒ 采用轻 型击实， 即两面分别 ５ ０次 。 然后采
１体积流量及其测量 计、 节流装置等则可以直接测量过水断面的平均 流速 。从几何角度看 ， 真正能正确地测量体积流 量 的是测量面的平均流速 ， 线流速和点流速的测 量只能是近似测量。也就是说 ， 用一个质点 代表 体 积 ， 最大 ； 误差 用一条直线代表体 积误差 比较 大； 用一个面积去量度体积 ， 误差较小 ； 用容积去 量度体积 ， 最为准确 。 这就是说 ， 在体积流量测量 中， 容积式流量 ｝ ＿ ０ 卜 舌板流量计 、 流量计 、 罗茨 标 准体积管等测量精度最高 。可惜的是 ， 容积式流 此 ， 具有弯头 、 在 阀门 、 收缩 管 、 扩大管 等容易改 变 流速分布及其对称性的管路 中安装 流量计 ， 不 可避免地要提出前后直线段的问题 。 因为是 面平 均 流速 测量 ， 且有权 重函数的位置关 系 ， 在速度 式流量仪表 中，电磁流量计的直线段要求最低 。 电磁流量 汁的直管段要求是前 ５ Ｎ后 ２ Ｎ Ｄ Ｄ 。 ２超声波流量计 的优缺点 超声波流量计 和电磁流量计一样是 无阻式 流量计。它没有活 动部件 ， 没有压力损失 ， 不改变 量计的体积大 ， ， 沉重 压力损失大 。 一般只能在油 管道的流体流动状态。 而且不受介质的导 电率大 品等贵重的流体计量和贸易交接 中使用。于是 ， 小 的限制 ， 电磁流量计一种弥补 。在一定条件 是 在水流量测量 中广泛地使用者 电磁 流量计和超 下 ，超声波流量计安装 可以夹持在管道外部 ， 成 … 用粘结层 Ｓ Ｓ Ｂ 改性沥青 、 玻纤格 栅 、 土工布等将 水泥混凝土试件和沥青马歇尔试件粘结 在一 起 ， 式 中 ： 动 水 压 力 卜 水 的 密 度 最后形成试件。 （Ｏ ０ ｇ ｒ一 的初始速度 （ ） １０ ｋ ｍ ） 水 ； ｒ 。 ３． ．２浸水方法 ４ 变换 （） ４ 式中的单位可得 ： ｖ 恒温水槽调节到要求 的温度 ， 于粘稠 对 ２０ ６ （） 石油沥青 或烘箱养生过的乳化沥青混凝土 ５ 层问水 的初始速度不容易测定 ， 和沥青层 为 ６ ℃ １ 对煤沥青混合料为 ３ ． １ 它 ０ ± ℃， ３ ±℃， ８ 的厚度 ｈ 车辆行驶速度 ｖ、 、 。 沥青层的模 量 Ｅ及水 对空气养生 的乳化沥青或液体沥青混合料为 的边界条件有关 ， 是由上式可知 ， 但 当沥青面层 ２ ℃ １ ５ ± ℃。试件在 已达恒温水槽 中的保温时 间为 很薄的情况下容易引起 较大水 的初始 速度 ｖ进 ４８ 。 ， ｈ 而产生较大的动水压力 Ｐ 。 ３＿ ．３按照剪切仪器要求 的速率进 行剪切试 ４ ３３动水力对夹层 的破坏 － 验。得到试件的剪切强度 。 由于普通道路行车速度不高 ， 所造成 的动水 ３． ．４浸水残留剪切强度 比， （） ４ 按 ６ 式计算 压 力不大 ，但是在高等级公路 中车速可 以达到 １Ｏ ｍｈ以上 ，所造成 的动水压力可达到普通道 ｋ／ ｌ 路 的几倍 。在夏天高温 、 多雨的条件下动水 力对 式 中：厂试 件浸水 ４ ８小时后 的剪切 强度 ， 路 面的破 坏尤其显著 ， 在高 温下 ， 沥青的粘性 减 ＭＰ ；一武 件的剪切强度 ， Ｐ 。 ａｔ Ｍ ａ 小， 和水泥混凝 土板的粘附力下 降 ， 对动水剥 离 要求 浸水残 留剪切强度 比达到 ８ ％以上。 ０ 作用 的抵抗能力相对较小 ， 因此能容易产生一 系 ４粘层油用量研究 列 的相 关破 坏 。 根据 以往 的工 程经验推荐 出较 为常用的粘 ３ ． ４粘结层水稳定 胜试验设计 层油用量如表 １ ， 但是具体的旧路改建工 程巾 ， 如 ３． ． １试件成形 ４ 有条件 应当采用剪切试验 和渗水剪切试验。 可以做成试件如 图 ３ 水泥 混凝土试件为 圆 表 １常用粘层油用量 定理 ， 可得出该水压力为 ： １
粘 结层 类型 Ｓ ＢＳ改性沥青 Ｓ Ｓ改 胜沥青 ＋土工布 Ｂ
粘层 油用量 改性 沥青用 量 １ ６ ｇ ｋ／ ８ ｍ 改性沥青用量 ２７ ｋ ／ ． ｇ ３
作者简 介：吴子锋 ，广东省茂名 市人 ， ７ １ ７ ９ 年 ９月出生， 路桥 工程 师 ， 东工业大 学交通 土 广 建工程专业 ， 本科 。 周鑫 ， 广东省茂名市人 ，９ ０年 ２月出生 ， １８ 长 安 大学道路 与铁道 工程 ， 究生。 研
参 考 文 献
『姜万录， １ １ 孙红梅＇ 基于超声检 测的动 态流量 高明．
测 试技 术 研 究 闭． 床 与 液 ） ２ ０ 机 ￣； ４年 １ ０ ０期 ．
青灌凝 加铺联
ｒ
结联
图 ３ 试件 示 意 图
图 ４试 件剪 切 示意 图
５结 束语 上文详 细分析了水泥混凝 土路 面加铺沥青 混凝 土层层 间的强度理论 、 动水对层 间的影响及 相关试验 ， 给水泥砼加铺沥青砼升级改造设计提
！
： ２
Ｃ ｉ ａＮｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｈｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒ ｄ ｃｓ
工 程 技 术
用于水流量测量的电磁流量计和超声波流量计
晁 元 德 张 若虹
（、 １ 青海 盐湖集 团化工公 司， 青海 格 尔木 ８ ６ ０ ２ 开封仪表有 限公 司， １０ ０ 、 河南 开封 ４ ５ ０ ） ７ ０ ０
孚１ 丁ｏ ｏ Ｘ
Ｉ 结构设 汁和强度改善措施 ， ｏ ｝ 多做试验 ， 优化设计 ，
参 考 文献
供 了设 汁思路和依据。 各有关单位应该重视层间
对于缺乏条件的项 目， 可以参照本文 的粘层油 量进行施工 。
『－、 军等． Ｈ￣立 Ｉ ＇ 沥青路 面结构行为能力． 上海： 同济大 学出版社，０ ４ ２０ 『Ｉ ２ 胡长顺， 王秉纲． 式路 面设计原理与施工技 复合 术． 北京 ： 民 交通 出版 社 ．９ ９ 人 １９
Ｓ Ｓ改性沥青 ＋玻璃隔栅 改性沥 青用量 ２７ ｋ ／ Ｂ ． ｇｍ ９
中国新技术新产品
－１ ３ ０—
』 一 ～
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以解决了。 如果要高精度测量 ， 必须要用多声道测量， 以达到尽量接近面平均流速的测量 。 但成本要大 幅度增加 ，安装 起来 比起 电磁流量计要 复杂得 多。 夹持安装型超声波流量计的换能器与管道外 壁的偶合很重要 ， 长时间的暴露在大气 中 ， 偶合 剂失效降低 ， 降低信号的灵敏度和可靠性。 以， 所 需要定期维护 ， 以免造成测量精度的降低。
摘 要： 从测 量原 理 上 阐述 电磁 流 量计 和超 声 波流量 计 用 于水流 量测 量 时的优 缺 点及 注意 事项 。 关键 词 ： 体积 流 量 ； 电磁 流 量计 ； 声波 流量 计 ； 超 平均 流速 ； 测量 原理
常用 以对其它流量 计的测量 声波流量计。这 里， 就电磁流量计和超声波流量 为非接触式流量计 。 作在线参照检查 。 流体在任何形状 、一定面积的截面内流动 ， 计测量原理上 的差别作 以比较 。 通过研究可看 ， 电磁流量计在工作磁场有 超声波流量 汁也具有测量流量 范围宽 、 测量 流过该截 面的体 积或质量对时 间的 比 称为流 值 能够进行正 、 向流量测量 的优点。 反方 但 测量管 中电位积分产生的两电极间流 精度高 。 量 。 流过 的体积与时间的 比值来表 示流量 时， 效区域内 ， 用 超 ｂ 其最 称为体积流量（ 或容积流量 ） 用流过的质量 与时 量信号受｛速分布的影响并不像其它流速式流 是 ， 声波流量计较 电磁 流量 计 Ｅ较起来 ， 。 ＝ ｉ ｆ ｌ 电 间的比值来表示流量时 ， 称为质量 流量。流量 的 量仪表那样敏感 。 这就是 电磁流量计比其它如涡 大的弱点在于 电磁流量计测量 原理告诉我们 ， 涡街 、 超声 、 节流装 置等 流量仪 表 的优越之 极 一Ｎ量 的流量信号是电极过水断面平均流速 ， Ｌ 测量对象是管路 、 渠道和河 流中的流体 。所谓流 轮 、 ’ 体流量 ， 就是指流过 一定 截面的管路 、 道或河 处 。 渠 在一定部位 ，流速的变化对信号 的产生不敏感。 流 的 流量 。 实 际上影响测量精度 的主要 因素是 ： 被测介 而 传播 速度差法超声 波流量计所测量 的是 线平 体积流量是过水 断面的平均流速 与断面积 质电导率 ， 必须是大于 １－１・ ０３ ｃ ￣ ｍ的导 电液体 ； 均 流速 ，要求流量测量必需 对流速进行高斯积 电磁流量计的转换器 分 。这就是说 ， 事实上超声波流量计是间接测量 的乘积得 到。当流体的过水断面一定 时， 如何测 电磁干扰 和Ｔ作 电源波动 ； 得过水断面的平均流速是关键 。 测量流速 的方法 元件杼 ｌ 生不稳定 ； 振动源 。 管道 的平均流速进而测量流量 。这样 ， 就存在原 对于多普勒法超声波流量 ｉ 误差就 十 很多 ， 用它们来表示平均流速有一定差别 。譬如 理论上影 响测量精度 的因素 主要是测量 管 理上的误差。 比托管 、 多普勒超声波 流量计 、 插入电磁 、 插入涡 内径 的变化。 如果 由于测量管 内壁的磨损 、 附着、 更大 了 ，因为这种流量计测得 的是断面的点流 结疤等使得 内径变化 １ 对 于测量 的影 响 速 ， ％， 要计算流量还需进行面积分。 轮 、 人涡街流量计等 ， 的过水断面 中某一 结垢 、 插 测量 点流速来代表断面的平均流速 ； 时差法超声波流 也是 １ 从原理上 ， ％。 电磁流量计测量不受流体温 被测管道 直径 的变化 （ 直径测量 误差 ， 内壁 量汁、 热线风速仪等是测量过水断面 中某一条或 度 、 粘度、 压力以及电导率变化的影响。 为流速式 结垢等浍 对测量造成三倍的误差， 比电磁流量 这 倍 对于一些随机变化 的影响量就更难 几条线 的流速来代表断面的平均流速 ； 电磁流量 流￣ － ￣ ｌ 于测量管路 内的流速分 布要求较高。 计要大 ３ 。 － ｘ 因
柱体试件， 直径为 Ｆ＝０． ｒ ， １１６ ｍ 高度 ｌＯ ｍ ａ Ｏｍ 采用振动法成型 ， 水泥混 凝＿ｉ￣ Ｉ及表面粗糙 Ｌｌ ｉ Ｉ 系数依据现场实际情况而定 ，在养护室 湿养 ２ ８ 天以上进行试验 。沥青 混凝土试件为马 歇尔试 件， 试件直 径为 Ｆ＝０ ． ｒ ，高度 ６． １ １１ ６ ｍ ａ ３ ５±． ３ｍ， ａ ｒ 采用轻 型击实， 即两面分别 ５ ０次 。 然后采
１体积流量及其测量 计、 节流装置等则可以直接测量过水断面的平均 流速 。从几何角度看 ， 真正能正确地测量体积流 量 的是测量面的平均流速 ， 线流速和点流速的测 量只能是近似测量。也就是说 ， 用一个质点 代表 体 积 ， 最大 ； 误差 用一条直线代表体 积误差 比较 大； 用一个面积去量度体积 ， 误差较小 ； 用容积去 量度体积 ， 最为准确 。 这就是说 ， 在体积流量测量 中， 容积式流量 ｝ ＿ ０ 卜 舌板流量计 、 流量计 、 罗茨 标 准体积管等测量精度最高 。可惜的是 ， 容积式流 此 ， 具有弯头 、 在 阀门 、 收缩 管 、 扩大管 等容易改 变 流速分布及其对称性的管路 中安装 流量计 ， 不 可避免地要提出前后直线段的问题 。 因为是 面平 均 流速 测量 ， 且有权 重函数的位置关 系 ， 在速度 式流量仪表 中，电磁流量计的直线段要求最低 。 电磁流量 汁的直管段要求是前 ５ Ｎ后 ２ Ｎ Ｄ Ｄ 。 ２超声波流量计 的优缺点 超声波流量计 和电磁流量计一样是 无阻式 流量计。它没有活 动部件 ， 没有压力损失 ， 不改变 量计的体积大 ， ， 沉重 压力损失大 。 一般只能在油 管道的流体流动状态。 而且不受介质的导 电率大 品等贵重的流体计量和贸易交接 中使用。于是 ， 小 的限制 ， 电磁流量计一种弥补 。在一定条件 是 在水流量测量 中广泛地使用者 电磁 流量计和超 下 ，超声波流量计安装 可以夹持在管道外部 ， 成 … 用粘结层 Ｓ Ｓ Ｂ 改性沥青 、 玻纤格 栅 、 土工布等将 水泥混凝土试件和沥青马歇尔试件粘结 在一 起 ， 式 中 ： 动 水 压 力 卜 水 的 密 度 最后形成试件。 （Ｏ ０ ｇ ｒ一 的初始速度 （ ） １０ ｋ ｍ ） 水 ； ｒ 。 ３． ．２浸水方法 ４ 变换 （） ４ 式中的单位可得 ： ｖ 恒温水槽调节到要求 的温度 ， 于粘稠 对 ２０ ６ （） 石油沥青 或烘箱养生过的乳化沥青混凝土 ５ 层问水 的初始速度不容易测定 ， 和沥青层 为 ６ ℃ １ 对煤沥青混合料为 ３ ． １ 它 ０ ± ℃， ３ ±℃， ８ 的厚度 ｈ 车辆行驶速度 ｖ、 、 。 沥青层的模 量 Ｅ及水 对空气养生 的乳化沥青或液体沥青混合料为 的边界条件有关 ， 是由上式可知 ， 但 当沥青面层 ２ ℃ １ ５ ± ℃。试件在 已达恒温水槽 中的保温时 间为 很薄的情况下容易引起 较大水 的初始 速度 ｖ进 ４８ 。 ， ｈ 而产生较大的动水压力 Ｐ 。 ３＿ ．３按照剪切仪器要求 的速率进 行剪切试 ４ ３３动水力对夹层 的破坏 － 验。得到试件的剪切强度 。 由于普通道路行车速度不高 ， 所造成 的动水 ３． ．４浸水残留剪切强度 比， （） ４ 按 ６ 式计算 压 力不大 ，但是在高等级公路 中车速可 以达到 １Ｏ ｍｈ以上 ，所造成 的动水压力可达到普通道 ｋ／ ｌ 路 的几倍 。在夏天高温 、 多雨的条件下动水 力对 式 中：厂试 件浸水 ４ ８小时后 的剪切 强度 ， 路 面的破 坏尤其显著 ， 在高 温下 ， 沥青的粘性 减 ＭＰ ；一武 件的剪切强度 ， Ｐ 。 ａｔ Ｍ ａ 小， 和水泥混凝 土板的粘附力下 降 ， 对动水剥 离 要求 浸水残 留剪切强度 比达到 ８ ％以上。 ０ 作用 的抵抗能力相对较小 ， 因此能容易产生一 系 ４粘层油用量研究 列 的相 关破 坏 。 根据 以往 的工 程经验推荐 出较 为常用的粘 ３ ． ４粘结层水稳定 胜试验设计 层油用量如表 １ ， 但是具体的旧路改建工 程巾 ， 如 ３． ． １试件成形 ４ 有条件 应当采用剪切试验 和渗水剪切试验。 可以做成试件如 图 ３ 水泥 混凝土试件为 圆 表 １常用粘层油用量 定理 ， 可得出该水压力为 ： １
粘 结层 类型 Ｓ ＢＳ改性沥青 Ｓ Ｓ改 胜沥青 ＋土工布 Ｂ
粘层 油用量 改性 沥青用 量 １ ６ ｇ ｋ／ ８ ｍ 改性沥青用量 ２７ ｋ ／ ． ｇ ３
作者简 介：吴子锋 ，广东省茂名 市人 ， ７ １ ７ ９ 年 ９月出生， 路桥 工程 师 ， 东工业大 学交通 土 广 建工程专业 ， 本科 。 周鑫 ， 广东省茂名市人 ，９ ０年 ２月出生 ， １８ 长 安 大学道路 与铁道 工程 ， 究生。 研
参 考 文 献
『姜万录， １ １ 孙红梅＇ 基于超声检 测的动 态流量 高明．
测 试技 术 研 究 闭． 床 与 液 ） ２ ０ 机 ￣； ４年 １ ０ ０期 ．
青灌凝 加铺联
ｒ
结联
图 ３ 试件 示 意 图
图 ４试 件剪 切 示意 图
５结 束语 上文详 细分析了水泥混凝 土路 面加铺沥青 混凝 土层层 间的强度理论 、 动水对层 间的影响及 相关试验 ， 给水泥砼加铺沥青砼升级改造设计提
！
： ２
Ｃ ｉ ａＮｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｈｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒ ｄ ｃｓ
工 程 技 术
用于水流量测量的电磁流量计和超声波流量计
晁 元 德 张 若虹
（、 １ 青海 盐湖集 团化工公 司， 青海 格 尔木 ８ ６ ０ ２ 开封仪表有 限公 司， １０ ０ 、 河南 开封 ４ ５ ０ ） ７ ０ ０
孚１ 丁ｏ ｏ Ｘ
Ｉ 结构设 汁和强度改善措施 ， ｏ ｝ 多做试验 ， 优化设计 ，
参 考 文献
供 了设 汁思路和依据。 各有关单位应该重视层间
对于缺乏条件的项 目， 可以参照本文 的粘层油 量进行施工 。
『－、 军等． Ｈ￣立 Ｉ ＇ 沥青路 面结构行为能力． 上海： 同济大 学出版社，０ ４ ２０ 『Ｉ ２ 胡长顺， 王秉纲． 式路 面设计原理与施工技 复合 术． 北京 ： 民 交通 出版 社 ．９ ９ 人 １９
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