超聲波流量儀測量原理

當(dāng)超聲波束在液體中傳播時(shí)，液體的流動(dòng)將使傳播時(shí)間產(chǎn)生微小變化，并且其傳播時(shí)間的變化正比于液 體的流速，其關(guān)系符合下列表達(dá)式

其中θ為聲束與液體流動(dòng)方向的夾角;M 為聲束在液體的直線傳播次數(shù);D 為管道內(nèi)徑;Tup 為聲束在正方向上的傳播時(shí)間;Tdown為聲束在逆方向上的傳播時(shí)間

ΔT=Tup –Tdown

設(shè)靜止流體中的聲速為c，流體流動(dòng)的速度為u，傳播距離為L，當(dāng)聲波與流體流動(dòng)方向一致時(shí)(即順流方向)，其傳播速度為c+u;反之，傳播速度為c-u.在相距為L的兩處分別放置兩組超聲波發(fā)生器和接收器(T1,R1)和(T2,R2)。當(dāng)T1順方向，T2逆方向發(fā)射超聲波時(shí)，超聲波分別到達(dá)接收器R1和R2所需要的時(shí)間為t1和t2,則

t1=L/(c+u) t2=L/(c-u)

由于在工業(yè)管道中，流體的流速比聲速小的多，即c>>u,因此兩者的時(shí)間差為 ▽t=t2-t1=2Lu/cc 由此可知，當(dāng)聲波在流體中的傳播速度c已知時(shí)，只要測出時(shí)間差▽t即可求出流速u，進(jìn)而可求出流量Q。利用這個(gè)原理進(jìn)行流量測量的方法稱為時(shí)差法。此外還可用相差法、頻差法等。

● 插入式超聲流量計(jì):可不停產(chǎn)安裝和維護(hù)。采用陶瓷傳感器，使用我公司專用鉆孔裝置進(jìn)行不停產(chǎn)安裝。一般為單聲道測量，為了提高測量準(zhǔn)確度，可選擇三聲道。

● 管段式超聲流量計(jì):需切開管路安裝，但以后的維護(hù)可不停產(chǎn)。可選擇單聲道或三聲道傳感器。

● 外夾式超聲流量計(jì):能夠完成固定和移動(dòng)測量。采用專用耦合劑(室溫固化的硅橡膠或高溫長鏈聚合油脂)安裝，安裝時(shí)不損壞管路。

● 便攜式超聲流量計(jì):便攜使用，內(nèi)置可充電鋰電池，適合移動(dòng)測量，配接磁性傳感器。

時(shí)差式超聲波流量計(jì)是當(dāng)今世界上具競爭力的流量測量手段，其測量線精度高于1.0%。由于工業(yè)現(xiàn)場特別是管路周圍環(huán)境的多樣性，因此，怎樣根據(jù)特定的環(huán)境安裝調(diào)試超聲波流量計(jì)，就成了超聲波流量測量領(lǐng)域的一個(gè)重要課題，本規(guī)程詳解了超聲波流量計(jì)的安裝細(xì)節(jié)，從而進(jìn)一步完整體現(xiàn)了超聲波流量計(jì)的精度、可靠性和穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)，大大降低日后的維護(hù)工作甚至免維護(hù)。

這是超聲波流量計(jì)能夠正常工作的基礎(chǔ)。如果選型不當(dāng)，或會(huì)造成流量無法測量，或者用戶使用不做便等后果。具體選型原則，前面已做了詳細(xì)的介紹。

換能器安裝不合理是超聲波流量計(jì)不能正常工作的主要原因。安裝換能器需要考慮位置的確定和方式的選擇兩個(gè)問題。確定位置時(shí)除保證足夠的上、下游直管段外，尤其要注意換能器盡量避開有變頻調(diào)速囂、電焊機(jī)等污染電源的場合。在安裝方式上，主要有對(duì)貼安裝方式和V方式、Z方式三種，如圖3。多譜勒式超聲波流量計(jì) 采用對(duì)貼式安裝方式，時(shí)差式超聲波流量計(jì)采用V方式和Z方式，通常情況下，管徑小于300mm時(shí)，采用V方式安裝， 管徑大于200mm時(shí)，采用Z方式安裝。對(duì)于即可以用V方式安裝又可以方式安裝的換能器，盡量選用Z方式。實(shí)踐表明，Z方式安裝的換能器超聲波信號(hào)強(qiáng)度 高，測量的穩(wěn)定性也好。

對(duì)于現(xiàn)場安裝固定式超聲波流量計(jì)數(shù)量大、范圍廣的用戶，可以配備一臺(tái)同類型的便攜式超聲波流量計(jì)，用于核?，F(xiàn)場儀表的情況。一是堅(jiān)持一裝一校，即對(duì)每一臺(tái)新裝超聲波流量計(jì)在安裝調(diào)試時(shí)進(jìn)行核校，確保選位好、安裝好、測量準(zhǔn);二是對(duì)在線運(yùn)行的超聲波流量計(jì)發(fā)生流量突變時(shí)，要利用便攜式超聲波流量計(jì)進(jìn)行及時(shí)核 校，查清流量突變的原因，弄清楚是儀表發(fā)生故障還是流量確實(shí)發(fā)生了變化。

與其他流量儀表相比，超聲波流量計(jì)的維護(hù)量是比較小的。對(duì)于外貼換能器超聲波流量計(jì)，安裝以后無水壓損失，無潛在漏水，只需定期檢查換能器是否松動(dòng)，與管道之間的粘合劑是否良好即可;插入式超聲波流量計(jì)，要定期清理探頭上沉積的雜質(zhì)、水垢等有無漏水現(xiàn)象;如果是一體式超聲波流量計(jì)，要檢查流量計(jì)與管道之間 的法蘭鏈接是否良好，并考慮現(xiàn)場溫度和濕度對(duì)其電子部件的影響，等待。定期維護(hù)可以確保超聲波流量計(jì)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

1、配管兩端裝有超聲波探頭，相互進(jìn)行收發(fā)信號(hào)，測定各自傳播時(shí)間。

2、無突出部位暴露在流液內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生測量誤差。

3、與液體接觸部完全使用TEFLON制造。

4、測量范圍大。