1、N76超聲流量計PPT課件7.6 超聲流量計7.6.1 工作原理及組成工作原理及組成7.6.2 選用與安裝考慮要點N76超聲流量計PPT課件7.6.1 工作原理及組成通過檢測流體流動時對超聲束（或超聲脈沖）的作用，以測量體積流量的儀表。超聲流量計的特點：可作非接觸測量；無流動阻撓測量，無額外壓力損失；適用于大型圓形管道和矩形管道；多普勒超聲流量計可測量固相含量較多或含有氣泡的液體；超聲流量計可測量非導電性液體，在無阻撓流量測量方面是對電磁流量計的一種補充。討論用于測量封閉管道液體流量的超聲流量計。N76超聲流量計PPT課件封閉管道用超聲流量計分類 傳播時間法；多普勒效應法；波束偏移法；相關法；

2、噪聲法 N76超聲流量計PPT課件1. 傳播時間法聲波在流體中傳播，順流方向聲波傳播速度會增大，逆流方向則減小，同一傳播距離就有不同的傳播時間。利用傳播速度之差與被測流體流速的關系求取流速，稱之傳播時間法。按測量具體參數分類：時差法、相位差法頻差法。 N76超聲流量計PPT課件傳播時間法原理 N76超聲流量計PPT課件（1）流速方程式 超聲波逆流從換能器1送到換能器2的傳播速度c被流體流速Vm所減慢，反之，超聲波順流從換能器2傳送到換能器1的傳播速度則被流體流速加快， LxVctLm12LxVctLm21N76超聲流量計PPT課件上面兩式相減并變換可得上面兩式相減并變換可得 21122112t

3、txLVm式中，式中， L L超聲波在換能器之間傳播路徑的長度（超聲波在換能器之間傳播路徑的長度（mm）；）； x x傳播路徑的軸向分量（傳播路徑的軸向分量（mm）；）； t t1212從換能器從換能器1 1到換能器到換能器2 2的傳播時間（的傳播時間（s s）；）； t t2121從換能器從換能器2 2到換能器到換能器1 1的傳播時間（的傳播時間（s s）；）； c c超聲波在靜止流體中的傳播速度（超聲波在靜止流體中的傳播速度（m/sm/s）；）； V Vmm流體通過換能器流體通過換能器1 1、2 2之間聲道上平均流速（之間聲道上平均流速（m/sm/s）N76超聲流量計PPT課件（2） 流量

4、方程式測量和計算的流速是聲道上的線平均流速，計算流量所需是流通橫截面的面平均流速，二者的數值是不同的，差異取決于流速分布狀況因此，必須用一定的方法對流速分布進行補償。對于夾裝式換能器儀表，還必須對折射角受溫度變化進行補償，才能精確的測得流量。 N76超聲流量計PPT課件42NmvDKVq體積流量體積流量q qv v為：為：式中，式中，K K 流速分布修正系數，流速分布修正系數， K K= =V Vmm/ /V V D DN N 管道內徑。管道內徑。K K是單聲道通過管道中心的流速（分布）修正系數。是單聲道通過管道中心的流速（分布）修正系數。管道雷諾數管道雷諾數ReReD D變化變化K K值將變

5、化，值將變化，儀表范圍度為儀表范圍度為1010時，時，K K值變化約為值變化約為1 1；范圍度為范圍度為100100時，時，K K值約變化值約變化2 2。流動從層流轉變為紊流時，流動從層流轉變為紊流時，K K值要變化約值要變化約3030。所以要精確測量時，必須對所以要精確測量時，必須對K K值進行動態補償。值進行動態補償。N76超聲流量計PPT課件2. 多普勒（效應）法多普勒（效應）法是利用在靜止（固定）點檢測從移動源發射聲波多產生多普勒頻移現象。多普勒法超聲波流量計原理圖多普勒法超聲波流量計原理圖 N76超聲流量計PPT課件（1）流速方程式 超聲換能器A向流體發出頻率為fA的超聲波，經照射域

6、內液體中散射體，散射的超聲波產生多普勒頻移fd，接收換能器B收到頻率為fB的超聲波，其值為：cvffABcos21多普勒頻移多普勒頻移f fd d正比于散射體流動速度：正比于散射體流動速度：cvffffABAdcos2Adffcvcos2N76超聲流量計PPT課件（2）流量方程式流量方程式形式上與式（7.6.4）相同 42NdvDKvqK Kd d是散射體的是散射體的“照射域照射域”在管中心附近的系數；在管中心附近的系數；其值不適用于在大管徑或含較多散射體達不到管中心附近其值不適用于在大管徑或含較多散射體達不到管中心附近就獲得散射波的系數。就獲得散射波的系數。N76超聲流量計PPT課件（3）液

7、體溫度影響的修正 流體聲速c是溫度的函數，液溫變化會引起誤差。固體的聲速溫度變化影響比液體小一個數量級，即流體聲速c用聲楔的聲速c0取代，以減小用液體聲速時的影響。 聲楔的射角聲楔的射角 cos=sin,sin/csin0/c0 Adffc00sin2N76超聲流量計PPT課件（4）散射體的影響 多普勒頻移信號來自速度參差不一的散射體，而所測得各散射體速度和載體液體平均流速間的關系也有差別。其他參量如散射體粒度大小組合與流動時分布狀況，散射體流速非軸向分量，聲波被散射體衰減程度等均影響頻移信號。N76超聲流量計PPT課件3. 組成組成：超聲換能器（超聲流量傳感器 ）轉換器轉換器在結構上分：固定

8、盤裝式和便攜式 N76超聲流量計PPT課件7.6 超聲流量計7.6.1 工作原理及組成7.6.2 選用與安裝考慮要點選用與安裝考慮要點N76超聲流量計PPT課件7.6.2 選用與安裝考慮要點1. 測量原理的選擇2. 安裝注意事項N76超聲流量計PPT課件1. 測量原理的選擇選擇測量原理是傳播時間法還是多普勒法，主要判斷要素：液體潔凈程度或雜質含量，測量精度要求。基本適用條件如表7.6.1所示。對于外夾裝式儀表還要考慮管壁材料和厚度、銹蝕狀況、襯里材料和厚度；對于現場安裝換能器式儀表要考慮換能器類型；對于大管徑傳播時間法儀表要考慮聲道數。N76超聲流量計PPT課件表7.6.1測量原理基本適用條件

9、 條件條件傳播時間法傳播時間法多普勒法多普勒法適用液體適用液體水類（江河水，海水農業用水等）水類（江河水，海水農業用水等）, ,油類（純凈燃油類（純凈燃油，潤滑油，食用油等），化學試劑，藥液等油，潤滑油，食用油等），化學試劑，藥液等含雜質多的水（下水，污水，農含雜質多的水（下水，污水，農業用水等），漿類（泥漿，礦漿，業用水等），漿類（泥漿，礦漿，紙漿化工料漿等），油類（非凈紙漿化工料漿等），油類（非凈燃油，重油，原油等）燃油，重油，原油等）適用懸浮顆粒含量適用懸浮顆粒含量體積含量體積含量1%5050100mg/L100mg/L儀表基本誤差儀表基本誤差帶測量管段式帶測量管段式（0.5-10.5-

10、1）%R%R（3-103-10）%FS%FS固體粒子含量基本不變時固體粒子含量基本不變時（0.5-30.5-3）%濕式大口徑多聲道濕式大口徑多聲道濕式小口徑單聲道濕式小口徑單聲道1.5%R-1.5%R-3%R3%R夾裝式（范圍度夾裝式（范圍度20:120:1）重復性誤差重復性誤差0.1%-0.3%0.1%-0.3%1%1%信號傳輸電纜長度信號傳輸電纜長度100-300m,100-300m,在能保證信號質量的前提下，在能保證信號質量的前提下，可以小于可以小于100m100m30m30m價格價格較高較高一般較低一般較低N76超聲流量計PPT課件2. 安裝注意事項（1）流量傳感器（即帶測量管段的插入

11、式換能器總成）的安裝安裝本類流量傳感器時管網必須停流，測量點管道必須截斷后接入流量傳感器。連接流量傳感器的管道內徑必須與流量傳感器相同，其差別應在1以內。N76超聲流量計PPT課件流量傳感器上的傳感器盡可能在與水平直徑成45度的范圍內，避免在垂直直徑位置附近安裝。否則在測量液體時換能器聲波表面易受氣體或顆粒影響，在測量氣體時受液滴或顆粒影響。測量液體時安裝位置必須充滿液體。上下游應有必要的直管段。水平管換能器安裝位置水平管換能器安裝位置N76超聲流量計PPT課件（2）外夾裝式換能器的安裝剝凈安裝段內保溫層和保護層，并把換能器按裝處的壁面打磨干凈。避免局部凹陷，凸出物修平，漆銹層磨凈。對于垂直設置的管道，若為單聲道傳播時間法儀表，換能器的安裝位置應盡可能在上游彎管的彎軸平面內，以獲得彎管流場畸變后較接近的平均值。N76超聲流量計PPT課件單聲道換能器垂直管道安裝位置N76超聲流量計PPT課件換能器安裝處和管壁反射處必須避開接口和焊縫 避