_超声流量计的原理及应用

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1、梧州学院课程论文(2014-2015学年第一学期)超声流量计的原理及应用目录摘要……………………………………………………………………………………….11.超声流量计的原理及特点…………………………………………………………..…21.1传播时间法……………………………………………………………………………31.1.1流速方程式………………………………………………………………………….31.1.2流量方程式…………………………………………………………………………..41.1.3直接时差法…………………………………………………………………………..41

2、.1.4频率差法……………………………………………………………………………..51.1.5相位差法……………………………………………………………………………..61.2多普勒效应法…………………………………………………………………………..72.超声流量计的组成……………………………………………………………………….93.选用与安装事项………………………………………………………………………...103.1测量原理的选择………………………………………………………………………103.2注意事项…………………………………………………………………………

3、…….114.超声流量计的应用前景………………………………………………………………...12参考文献………………………………………………………………………………..…13超声流量计的原理及应用摘要：最近几年，随着石油和天然气工业的强势增长，以及行业对于现场设备技术的逐步接受，超声波流量计的全球市场总额将在未来几年内高速的年增长率增长。超声波流量计正快速发展成为流量测量领域，尤其是计量碳氢化合物的首选。那什么是超声流量计呢?超声流量计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。超声流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速

4、发展才开始应用的一种非接触式仪表，适用于不易接触和观察的流体以及大管径流量的测量。超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。而超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有波长短、频率高、绕射现象小等特点，特别适用于方向性好、射线稳定的检测。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。最重要的是，超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。下面我们来讨论一下超声流量计的测量。关键词：流量测量；超声流量计；多普勒效应12一、超

5、声流量计的原理及特点超声波流量计的基本原理是超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息，可以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。超声流量的测量方法是各式各样的，根据测量原理可以分类为：传播时间法；多普勒（效应）法；波束偏移法；相关法；噪声法。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，是一种理想的节能型流量计。如图1所示，在被测官道上、下游的一定距离上，分别安装两对超声波发射和接收探头（F1，T1）、（F2，T2），其中（F1，T1）的超声波是顺流传播的

6、，而（F2，T2）的超声波是逆流传播的。根据这两束超声波在流体中传播的速度不同，采用测量两接收探头上上传播传播的时间差、相位差或频率差等方法，可测量出流体的平均速度及流量。图1超声流量计的原理12超声流量计可做非接触测量；无流动阻挠测量，无额外压力损失；适用于大型圆形管道和矩形管道；多普勒超声流量计可测量固相含量较多或含有气泡的液体；超声流量计可测量非导电性的液体，在无阻挠的流量测量方面是对电磁流量计的一种补充。更简单地说，超声流量计就是超声波传感器。其最大特点是：探头可装在被测管道的外壁，实现非接触测量，既不干扰流场，又不受流场参数的影响。其

7、输出与流量基本上成线性关系，精度一般可达±1%，其价格不随管道直径的增大而增加，因此特别适合大口径管道和混有杂质或腐蚀性液体的测量。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。超声波流量计目前所存在的缺点主要是可测流体的温度范围受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制，以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。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，

8、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的关系求取流速，称之为传播时间法。按测量具体参数不同，又可分为时差法、相