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江苏康泰佳

超声波流量计工作原理及优缺点分析

发表时间:2021-04-20 13:55
一、超声波流量计工作原理:
超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此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。超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器,就像一个渡船的船夫在横渡一条河。当气体不流动时,声脉冲以相同的速度(声速,C)在两个方向上传播。如果管道中的气体有一定流速V(该流速不等于零),则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些,而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。这样,顺流传输时间tD会短些,而逆流传输时间tU会长些。这里所说的长些或短些都是与气体不流动时的传输时间相比而言;根据检测的方式,可分为传播速度差法、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。
二、超声波流量计的优点:
1.可作非接触测量。外夹式超声波流量计可无需停流截管安装,只要在既设管道外部安装换能器即可。这是在工业用流量仪表中具有的独特优点,因此可作移动性(即非定点固定安装)测量,适用于管网流动状况评估测定。为无流动阻挠测量,无额外压力损失。
2.流量计的仪表系数是可从实际测量管道及声道等几何尺寸计算求得的,既可采用干法标定,除带测量管段式外一般不需作实流校验。
3.适用于大型圆形管道和矩形管道,且原理上不受管径限制,其造价基本上与管径无关。对于大型管道不仅带来方便,可认为在无法实现实流校验的情况下是优先考虑的选择方案。多普勒可测量固相含量较多或含有气泡的液体。可测量非导电性液体,在无阻挠流量测量方面是对电磁流量计的一种补充。
4.因易于实行与测试方法(如流速计的速度-面积法,示踪法等)相结合,可解决一些特殊测量问题,如速度分布严重畸变测量,非圆截面管道测量等。某些传播时间法USF附有测量声波传播时间的功能,即可测量液体声速以判断所测液体类别。例如,油船泵送油品上岸,可核查所测量的是油品还是仓底水。
 
三、超声波流量计的缺点和局限性:
1.传播时间法只能用于清洁液体和气体,不能测量悬浮颗粒和气泡超过某一范围的液体;反之多普勒法只能用于测量含有一定异相的液体。
2.外夹装换能器的不能用于衬里或结垢太厚的管道,以及不能用于衬里(或锈层)与内管壁剥离(若夹层夹有气体会严重衰减超声信号)或锈蚀严重(改变超声传播路径)的管道。
3.多普勒法多数情况下测量精度不高。国内生产现有品种不能用于管径小于DN25mm的管道。
 
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