超声波流量计作业原理的简述

超声波流量计的基本原理及类型超声波在活动的流体中传达时就载上流体流速的信息。因此经过接纳到的超声波就能够检测出流体的流速，然后换算成流量。依据检测的办法，可分为传达速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。起声波流量计是近十几年来跟着集成电路技能迅速展开才开端运用的一种非触摸式外表，适于丈量不易触摸和调查的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行打开水流的流量丈量。运用超声波流量比不用在流体中装置丈量元件故不会改动流体的活动状况，不发生附加阻力，外表的装置及检修均可不影响出产管线运转因此是一种抱负的节能型流量计。

众所周知，现在的工业流量丈量遍及存在着大管径、大流量丈量困难的问题，这是因为一般流量计跟着丈量管径的增大会带来制作和运送上的困难，造价进步、能损加大、装置不只这些缺陷，超声波流量计均可防止。因为各类超声波流量计均可管外装置、非触摸测流，外表造价基本上与被测管道口径巨细无关，而其它类型的流量计跟着口径添加，造价大幅度添加，故口径越大超声波流量计比相同功用其它类型流量计的功用价格比越优胜。被认为是较好的大管径流量丈量外表，多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量，故可用于下水道及排污水等脏污流的丈量。在发电厂中，用便携式超声波流量计丈量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大管径流量，比过去的皮脱管流速计便利得多。超声被流量汁也可用于气体丈量。管径的适用规模从2cm到5m，从几米宽的明渠、暗渠到500m宽的河流都可适用。
别的，超声丈量外表的流量丈量准确度简直不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，又可制成非触摸及便携式丈量外表，故可解决其它类型外表所难以丈量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量丈量问题。别的，鉴于非触摸丈量特色，再配以合理的电子线路，一台外表可习惯多种管径丈量和多种流量规模丈量。超声波流量计的习惯能力也是其它外表不行比较的。超声波流量计具有上述一些长处因此它越来越受到重视并且向产品系列化、通用化展开，现已制成不同声道的标准型、高温型、防爆型、湿式型外表以习惯不同介质，不同场合和不同管道条件的流量丈量。
超声波流量计现在所存在的缺陷主要是可测流体的温度规模受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合资料耐温程度的约束，以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。现在我国只能用于丈量200℃以下的流体。别的，超声波流量计的丈量线路比一般流量计杂乱。这是因为，一般工业计量中液体的流速常常是每秒几米，而声波在液体中的传达速度约为1500m／s左右，被测流体流速(流量)改变带给声速的改变量最大也是10－3数量级．若要求丈量流速的准确度为1％，则对声速的丈量准确度需为10-5～10-6数量级，因此必须有完善的丈量线路才干完成，这也正是超声波流量计只要在集成电路技能迅速展开的前题下才干得到实践运用的原因。
超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显现和累积体系三部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接纳器接纳到的超声波信号，经电子线路扩大并转换为代表流量的电信号供应显现和积算外表进行显现和积算。这样就完成了流量的检测和显现。
超声波流量计常用压电换能器。它运用压电资料的压电效应，选用适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上，使其发生超声波振劝。超声波以某一视点射入流体中传达，然后由接纳换能器接纳，并经压电元件变为电能，以便检测。发射换能器运用压电元件的逆压电效应，而接纳换能器则是运用压电效应。
超声波流量计换能器的压电元件常做成圆形薄片，沿厚度振荡。薄片直径超越厚度的10倍，以确保振荡的方向性。压电元件资料多选用锆钛酸铅。为固定压电元件，使超声波以适宜的视点射入到流体中，需把元件故人声楔中，构成换能器全体(又称探头)。声楔的资料不只要求强度高、耐老化，并且要求超声波经声楔后能量丢失小即透射系数挨近1。常用的声楔资料是有机玻璃，因为它通明，能够调查到声楔中压电元件的拼装状况。别的，某些橡胶、塑料及胶木也可出声楔资料。
超声波流量计的电子线路包含发射、接纳、信号处理和显现电路。测得的瞬时流量和累积流量值用数字量或模拟量显现。
依据对信号检测的原理，现在超声波流量计大致可分传达速度差法(包含：直接时差法、时差法、相位差法、频差法)波束偏移法、多普勒法、相关法、空间滤波法及噪声法等类型。其间以噪声法原理及结构最简略，便于丈量和带着，价格便宜但准确度较低，适于在流量丈量准确度要求不高的场合运用。因为直接时差法、时差法、频差法和相位差法的基本原理都是经过丈量超声波脉冲顺流和逆流传报时速度之差来反映流体的流速的，故又统称为传达速度差法。其间频差法和时差法战胜了声速随流体温度改变带来的差错，准确度较高，所以被广泛选用。依照换能器的装备办法不同，传达速度差拨又分为：Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(穿插法)等。波束偏移法是运用超声波束在流体中的传达方向随流体流速改变而发生偏移来反映流体流速的，低流速时，灵敏度很低适用性不大．多普勒法是运用声学多普勒原理，经过丈量不均匀流体中散射体散射的超声波多普
以上几种办法各有特色，应依据被测流体性质．流速散布状况、管路装置地址以及对丈量准确度的要求等要素进行挑选。一般说来因为工业出产中工质的温度常不能坚持稳定，故多选用频差法及时差法。只要在管径很大时才选用直接时差法。对换能器装置办法的挑选准则一般是：当流体沿管轴平行活动时，选用Z法；当活动方向与管铀不平行或管路装置地址使换能器装置距离受到约束时，选用V法或X法。当流场散布不均匀而表前直管段又较短时，也可选用多声道(例如双声道或四声道)来战胜流速扰动带来的流量丈量差错。多普勒法适于丈量两相流，可防止惯例外表由悬浮粒或气泡形成的阻塞、磨损、附着而不能运转的弊端，因此得以迅速展开。跟着工业的展开及节能作业的展开，火油混合(COM)、煤水泥合(CWM)燃料的运送和运用以及燃料油加水助燃等节能办法的展开，超声波流量计都为多普勒超声波流量计运用拓荒宽广远景。