气体超声波流量计简介

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1、超声波流量计简介一、超声波流量计结构主要分为三部分：流量计本体、超声换能器、MarkII电子数据处理单元，如图所示：流量计本体：流量计本体是经特殊加工，用于安装超声换能器、MarkII电子数据处理单元及压力变送的装置。超声换能器：超声换能器是把声能转换成电信号和反过来把电信号转换成声能的元件。MarkII电子数据处理单元：由电子元件和微处理器系统组成。它接受超声换能器的信号，且具有处理测量信号和显示、输出及记录测量结果等功能。气体超声波流量计的结构主要取决于以下几个方面：（1）声波探头的设置方式。外置式或内置接触式，气体超声流量计一般采用将接收和发

2、射换能器插入管内至内壁边缘。（2）声波的接收方式。①直射式：直接接收发射探头的声波②反射式：接收经管壁反射以后的声波。即接收换能器不是直接接收发射换能器发出的声波，而是接收经管壁一次反射或再次反射回的声波。（3）声道的设置。单声道和多声道。不论是单声道还是多声道气体超声波流量计，其声波的发送与接收原理是一样的。不同的是在不同声程上所测的线速度对管道截面的流速的呈现不同。二、超声波流量计的基本原理气体超声波流量计是利用超声脉冲在气流中传播的速度与气流的速度有对应的关系，即顺流时的超声脉冲传播速度比逆流时传播的速度要快，这两种超声脉冲传播的时间差越大，

3、则流量也越大的原理。在实际工作过程中，处在上下游的超声换能器将同时发射超声波脉冲，显然一个是逆流传播，一个是顺流传播。气流的作用将使两束脉冲以不同的传播时间到达接收换能器。由于两束脉冲传播的实际路程相同，传输时间的不同直接反映了气体流速的大小。超声波流量计的基本原理用于天然气流量测量的超声流量计使用的是时间差法。图1为直射式超声流量计的工作原理示意图。在管壁两边安装一对斜角为的超声换能器，两个换能器同时或定时向对方发射和接收对方的超声信号。图1工作原理图传输时间0.004LFlowXD传输时间0.0070.003超声波流量计衬垫材料导电体压电晶体

4、Disk耦合层壳体24V输入电压输出120KHz输入120KHz输出超声波流量计探头图2超声探头工作原理图任意一对传感器t1=Lc-v(x/L)t2=Lc+v(x/L)LFlowXD从上述方程中求出v=L2x(t1-t2)t1t2c=L2(t1+t2)t1t22v=流体速度c=声速t1=上游传输时间t2=下游传输时间流量与流体的流速和截面积有关流量=流速*截面积流量测量对单通道和双通道流量计来说CF=矫正系数WR=管壁粗糙度Re=雷诺数流态剖面流态矫正多通道流量计算流量计算的步骤测量每个通道的声波传输时间计算每个通道的流体速度计算平均速度流速乘以截

5、面积三、超声波流量计分类根据换能器多少，目前气体超声流量计有一至六声道流量计；根据超声波在管壁上的反射情况，又可分为直射、单反射和双反射三种。结构—单声道流量计一般都采用单反射技术，计量不确定度为:1.0~2.0%。结构—单声道流量计结构—双声道流量计Daniel采用的是直射技术；Instromet采用的是双反射技术；Controlotron采用的是单反射技术。双声道气体超声流量计不确定度为1.0~1.5%。结构—双声道流量计结构—双声道流量计结构—三声道流量计Instromet采用的是一个单反射和两个双反射技术，Controlotron采用单反射

6、技术，不确定度为0.7~1.0%。结构—三声道流量计结构—四声道和五声道流量计四声道流量计：Daniel采用的是直射技术，不确定度为0.5%左右。五声道流量计：目前有Instromet公司推出此产品，有三个声道采用单反射技术，两个声道采用旋转方向相反的双反射技术，对旋涡流的流量测量准确度较高，不确定度为0.5%左右。结构—四声道流量计结构—五声道流量计结构—五声道流量计外夹式流量计Controlotron采用单反射技术生产了外夹式超声流量计，不确定度为1.0~2.0%。四、超声波流量计的优点精度高较少的误差源高级超声波流量计,无需标定,精度高于0.

7、5%普通型超声波流量计,2%热帽式流量计,2%低维护成本无可动部件,维护周期较长无部件插入管道内部,任何管道内部的残渣都不会损坏流量计的部件较低的运行成本不影响正常的输气低压力降减少增压设备...节省电力投资低的安装成本流通能力强量程比宽(100:1)不用对上下游直管段提出更高的要求可双向计量多通道超声流量计可作双向计量自诊断探头的特点1，高频率，低功耗，低电压工作，高效，安全2，灵敏度高3，可以在线带压更换，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，寿命长探头的特点可以使用以下工具在线带压拆卸并更换超声波探头计

8、量特性专用于贸易交接高精度：精度优于+/-0.5%,重复性优于+/-0.2%多通道可检测流体的多个剖面多通道提供了必要的冗