超声波流量计型号

1引言

近几年来，随着电子技术、数字技术和声楔材料等技术的发展，利用超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快。基于不同原理，适用于不同场合的各种形式的超声波流量计已相继出现，其应用领域涉及到工农业、水利、水电等部门，正日趋成为测流工作的首选工具。

2超声波流量计的测量原理

超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒法等。传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法。其基本原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量；多普勒法的基本原理则是应用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。

2.1时差法测量原理

时差法测量流体流量的原理如图1所示。它利用声波在流体中传播时因流体流动方向不同而传播速度不同的特点,测量它的顺流传播时间t1和逆流传播时间t2的差值,从而计算流体流动的速度和流量。

图1超声波流量计测流原理图

设静止流体中声速为c，流体流动速度为v，把一组换能器P1、P2与管渠轴线安装成θ角，换能器的距离为L。从P1到P2顺流发射时，声波传播时间t1为：

从P2到P1逆流发射时，声波的传播时间t2为：

一般c>>v，则时差为：

单声道测试系统只适用于小型渠道水位和流速变化不大的场合。大型渠道水面宽、水深大，其流速纵横变化也较大，须采用多声道超声波测流才能获得准确的流量值，见图2。应用公式(5)、(6)可测得流量Q。

以上各式中：d为垂直于水流方向上两换能器之间水平投影的距离，为声道数，S为两声道之间的过水断面面积。

图2多声道超声波流量计测流原理图

2.2多普勒法测量原理

多普勒法测量原理，是依据声波中的多普勒效应，检测其多普勒频率差。超声波发生器为一固定声源，随流体以同速度运动的固体颗粒与声源有相对运动，该固体颗粒可把入射的超声波反射回接收器。入射声波与反射声波之间的频率差就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移。由于这个频率差正比于流体流速，所以通过测量频率差就可以求得流速，进而可以得到流体流量，如图3。

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- 1 -

时差法超声波流量计

- 2 -

1 引言

超声波流量计是利用超声波在流体中的传播特性来测量流量的计量仪表。凭借其非接触测流、仪表造价基本上与被测管道口径大小无关、精度高、测量范围大、安装方便、测试操作简单等自身的优势被认为是较好的大管径流量测量仪表，在电力、石油、化工特别是供水系统中被广泛应用。随着超声波流量计的技术的不断成熟和用户对它的逐渐认可，超声波流量计市场正以前所未有的发展速度向前发展。

2 超声波流量计分类

根据对信号检测的原理，超声波流量计可分为多普勒法、波束偏移法、噪声发、相关法等。

2.1 多普勒法

多普勒法是应用声学中多普勒原理，检测反射声波与发射声波之间的频率偏移量即可以测定流体的流动速度，进而测出流体流量。其工作原理如图1所示。

图1 多普勒法工作原理图

Fig.1

Theory of Doppler approach

管壁两侧分别装有发射和接收两个超声波换能器，发射器向含有固体颗粒的流体中发射频率为0f的连续超声波。根据多普勒效应，在中间相交区的频率为1f，接收器收到的经固体颗粒反射后的超声波频率为2f，当粒子流速均为u时，其关系为：

)sin21()sin1()sin1(02012CufCufCuff (1)

sin2)(020fCffu (2)

多普勒法只能用来测量含有固体颗粒的流体，比如血液、污水、蒸汽等。

2.2 波束偏移法

波束偏移法是根据测量由于流体流动而引起的超声波束偏移角来确定流体流速的。其测量原理如图2所示。 - 3 -

图2 波束偏移法原理图

Fig.2 Theory of beam-excursion approach

流速越大，偏移角越大，而两接收器收到的信号强度差值也越大，因此测出两接收器的信号强度差值可确定流体的流速。波束偏移法用于测量准确度要求不高的高速流体流量测量。

超声波流量计

概述：

管段式超声波流量仪表[3]是以“速度差法”为原理，测量圆管内液体流量的仪表。它采用了先进的多脉冲技术、信号数字化处理技术及纠错技术，使流量仪表更能适应工业现场的环境，计量更方便、经济、准确。产品达到国内外先进水平，可广泛应用于石油、化工、冶金、电力、给排水等领域。

产品特点：

◆独特的信号数字化处理技术，使仪表测量信号更稳定、抗干扰能力强、计量更准确。

◆无机械传动部件不容易损坏，免维护，寿命长。

◆电路更优化、集成度高、功耗低、可靠性高。

◆智能化标准信号输出，人机界面友好、多种二次信号输出，供您任意选择。

◆管段式小管径测流经济又方便，测量精度高达0.5级。

性能参数：

性 能 参 数

测量液体 充满被测管道的水、污水及其它均质液体，悬浮物含量小于10g/L，粒径小于1mm。

准确度 ±1.0%

流速范围 ±0.01m/s~±12.0m/s

管径范围 DN300mm~DN2000mm

传感器材质 钢或不锈钢

传感器承压能力 管径300~600mm，压力不超过2MPa；管径700~2000mm，压力不超过1MPa

转换器 环境温度：-10℃~+45℃；湿度≤85%(RH) (特殊环境订货时说明)

壁挂式 盘装式 一体式

防护等级 IP65 IP51 IP65

传感器 防护等级：IP68 常温型 高温型 低温型

工作温度 0~50℃ 0~150℃ -20~0℃

电 缆 采用双芯带屏蔽高频电缆，工作温度-40~+70℃

信号输出 模拟量：4~20mA或0~20mA或0~10mA软件可选；负载能力小于600Ω

开关量：累计流量脉冲输出，闭合3ms，周期6ms，传输距离小于500m

串行口：RS-485，传输速率4800bit/s,传输距离小于1200m

键 盘 1×3按键

显示器 2×16位背光液晶字符显示器

显示内容 同屏显示瞬时流量：-99999.99~+99999.99m3/h