多普勒流量计与时差法流量计区别

这么多流量计，带你全面了解22种流量计流量计是一种常用的测量仪器，流量计的测量精准度高、稳定性好、使用方便在很多的领域当中都有一定的应用。

流量计的种类是非常多的，每种不同的流量计的功能以及测量的范围都是不同的。

那么具体流量计的分类有多少呢？每种流量计的有缺点和应用是怎样的呢？流量计的分类测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表．流量计是工业测量中重要的仪表之一．随着工业生产的发展，对流量测量的准确度和范围的要求越来越高，流量测量技术日新月异．为了适应各种用途，各种类型的流量计相继问世。

目前已投入使用的流量计已超过 100 种。

每种产品都有它特定的适用性,也都有它的局限性。

按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。

按流量计的结构原理进行分类。

有容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和插入式流量计。

按测量对象划分就有封闭管道和明渠两大类;按测量目的又可分为总量测量和流量测量,其仪表分别称作总量表和流量计。

总量表测量一段时间内流过管道的流量,是以短暂时间内流过的总量除以该时间的商来表示,实际上流量计通常亦备有累积流量装置,做总量表使用,而总量表亦备有流量发讯装置。

因此, 以严格意义来分流量计和总量表已无实际意义。

一、按测量原理分类1.力学原理：属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式；利用动量定理的冲量式、可动管式；利用牛顿第二定律的直接质量式；利用流体动量原理的靶式；利用角动量定理的涡轮式；利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式；利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。

2.电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。

3.声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式．声学式(冲击波式)等。

4.热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。

14种流量计的工作原理流量计（Flowmeter）是工业生产的眼睛，与国民经济、国防建设、科学研究有着密切的关系，在国民经济中占据重要地位与作用，可用于气体、液体、蒸汽等介质流量的测量。

为了更好的展示流量计测量原理，小编采用动画演示的方法来给大家介绍流量计的工作原理!1.孔板流量计板流量计工作原理：流体充满管道，流经管道内的节流装置时，流束会出现局部收缩，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。

这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。

工作特点：①节流装置结构简单、牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉;②应用范围广，全部单相流皆可测量，部分混相流亦可应用;③标准型节流装置无须实流校准，即可投用;④一体型孔板安装更简单，无须引压管，可直接接差压变送器和压力变送器。

2. 电磁流量计电磁流量计工作原理：基于法拉第电磁感应定律。

在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁常当有导电介质流过时，则会产生感应电压。

管道内部的两个电极测量产生的感应电压。

测量管道通过不导电的内衬(橡胶，特氟隆等)实现与流体和测量电极的电磁隔离。

工作特点：①具有双向测量系统;②传感器所需的直管段较短，长度为5倍的管道直径；③压力损失小；④测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；⑤主要应用于污水处理方面。

3. 涡轮流量计涡轮流量计工作原理：在一定的流量范围内，涡轮的转速与流体的流速成正比。

流体流动带动涡轮转动，涡轮的转速转换成电脉冲，用二次表显示出数据，反应流体流速。

工作特点：①抗杂质能力强;②抗电磁干扰和抗振能力强;③其结构与原理简单，便于维修;④几乎无压力损失，节省动力消耗。

4. 文丘里流量计工作原理：当流体流经文丘里流量计管道内的节流件时，流速在文丘里节流件初形成局部收缩，导致流速增加，静压差下降，文丘里流量计前后便产生了静压差，流体流量越大，静压差就越大，根据压差来衡量流量。

计常用的几种测量方法简述点击次数：179 发布时间：2010-8-31 15:48:15为了满足各种测量的需要，几百年来人们根据不同的测量原理，研究开发制造出了数十种不同类型的流量计，大致分为容积式、速度式、差压式、面积式、质量式等。

各种类型的流量计量原理、结构不同既有独到之处又存在局限性。

为达到较好的测量效果，需要针对不同的测量领域，不同的测量介质、不同的工作范围，选择不同种类、不同型号的流量计。

工业计量中常用的几种气体流量计有：(1) 差压式流量计差压式流量计是以伯努利方程和流体连续性方程为依据，根据节流原理，当流体流经节流件时( 如标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、经典文丘利嘴、文丘利喷嘴等) ，在其前后产生压差，此差压值与该流量的平方成正比。

在差压式流量计中，因标准孔板节流装置差压流量计结构简单、制造成本低、研究最充分、已标准化而得到最广泛的应用。

孔板流量计理论流量计算公式为：式中，qf 为工况下的体积流量，m3/s；c 为流出系数，无量钢；β =d/D，无量钢；d为工况下孔板内径，mm；D为工况下上游管道内径，mm；ε 为可膨胀系数，无量钢；Δp为孔板前后的差压值，Pa；ρ1为工况下流体的密度，kg/m3。

对于天然气而言，在标准状态下天然气积流量的实用计算公式为：?式中，qn 为标准状态下天然气体积流量，m3/s；As 为秒计量系数，视采用计量单位而定，此式As=×10-6；c为流出系数；E为渐近速度系数；d为工况下孔板内径，mm；FG为相对密度系数，ε 为可膨胀系数；FZ 为超压缩因子；FT为流动湿度系数；p1 为孔板上游侧取压孔气流绝对静压，MPa；Δp 为气流流经孔板时产生的差压，Pa。

差压式流量计一般由节流装置（节流件、测量管、直管段、流动调整器、取压管路）和差压计组成，对工况变化、准确度要求高的场合则需配置压力计（传感器或变送器）、温度计（传感器或变送器）流量计算机，组分不稳定时还需要配置在线密度计（或色谱仪）等。

有两种基本的超声波流量计技术：多普勒频移技术和时差技术。

多普勒法超声波流量计的工作原理是：通过测量在流体中不连贯声音、泡沫、或微粒折射的声波频率偏移来测量流体的流速。

当有流量时，随着流量的增加，频率偏移也增加。

时差法超声波流量计的工作原理是：通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速。

有流速的地方，时间差随着流速的增加而增加。

时差法超声波流量计有单个或多个信号通道。

一个时差法超声波流量计的信号通道越多，它的精度就越高，也就是说它的精度越接近一个电磁式流量计的精度。

多普勒超声波流量计一直被应用于特殊场合，多年以来，它们在可靠性和其它一些问题破坏了它们的声誉。

多普勒流量计，不管是插入式（湿敏传感器），还是外夹式，主要应用于废水中的淤泥测量、挖泥和采矿中的高浓度泥浆测量。

对于外夹装式超声波流量计，不管是多普勒法式还是多时差法式，一个重要的问题是：他们都不能对体积流量提供一个可跟踪的准确的信息说明。

超声波流量计的性能说明常常是以高参考精度为主。

应当注意的是提到的典型精度是速度精度，不是测量的体积流量的精度。

一个能测量速度且具有高精度的超声波流量计，可能在测量体积流量时不具有高精度。

外夹装式超声波流量计另外一个重要的问题是管道衬里材料的不同，测量能力也不同。

比如，沥青衬里材料在声学上比其它材料，如塑料有更好的性能。

多年来，多通道时差法流量计一直应用于大口径管道中高品质液体和气体的测量及密闭输送。

这些装置受通道几何形状的限制，主要应用在大尺寸管道中，传感器的数量也增加了成本。

时差法超声波流量计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：)sin 21()sin 1()sin 1(02012Cu f C u f C u f f βββ-≈-=-= (1)βsin 2)(020f Cf f u -=(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。

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。

3 时差法原理3.1 时差法时差法超声波流量计就是利用声波在流体中顺流、逆流传播相同距离时存在时间差，而传播时间的差异与被测流体的流动速度有关系，因此测出时间的差异就可以得出流体的流速。

一、流量仪表的分类测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。

流量计是工业测量中重要的仪表之一。

随着工业生产的发展，对流量测量的准确度和范围的要求越来越高，流量测量技术日新月异。

为了适应各种用途，各种类型的流量计相继问世。

目前已投入使用的流量计已超过100种。

从不同的角度出发，流量计有不同的分类方法。

常用的分类方法有两种：一是按流量计采用的测量原理进行归纳分类；二是按流量计的结构原理进行分类。

1、按测量原理分类(1)力学原理：属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式；利用动量定理的冲量式、可动管式；利用牛顿第二定律的直接质量式；利用流体动量原理的靶式；利用角动量定理的涡轮式；利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式；利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。

(2)电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。

(3)声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式、声学式(冲击波式)等。

(4)热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。

(5)光学原理：激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。

(6)原于物理原理：核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表。

(7)其它原理：有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。

2、按流量计结构分类1）容积式流量计容积式流量计相当于一个标准容积的容器，它接连不断地对流动介质进行度量。

流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。

容积式流量计的原理比较简单，适于测量高粘度、低雷诺数的流体。

根据回转体形状不同，目前生产的产品分：适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(罗茨流量计)、旋转活塞和刮板式流量计；适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转简流量计等。

2）叶轮式流量计叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。

典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计，其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。

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;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;图3多普勒超声波流量计测流原理图当随流体以速度v运动的颗粒流向声波发生器时,颗粒接收到的声波频率f1为：因此,声波接收器和发生器间的多普勒频移Δf为：以上各式中：θ为声波方向与流体流速v之间的夹角,f0为声源的初始声波频率,c为声源在介质中的传播速度;若c>>vcosθ则式11、12是按单个颗粒考虑时,测得的流体流速和流量;但对于实际含有大量粒群的水流,则应对所有频移信号进行统计处理;超声波多普勒流量计的换能器通常采用收发一体结构,见图4;换能器接收到的反射信号只能是发生器和接收器的两个指向性波束重叠区域内颗粒的反射波,这个重叠区域称为多普勒信号的信息窗;换能器所收到的信号就是由信息窗中所有流动悬浮颗粒的反射波的叠加,即信息窗内多普勒频移为反射波叠加的平均值;平均多普勒频移Δ-f可以表示为：式中Δ-f——信息窗内所有反射粒子的多普勒频移的平均值；ΣNi——产生多普勒频移Δfi的粒子数；Δfi——任一个悬浮粒子产生的多普勒频移;由上可知,该流量计测得的多普勒频移信号仅反映了信息窗区域内的流体速度,因此要求信息窗应位于管渠内接近平均流速的部位,才能使其测量值反映管渠内流体的平均流速;图4多普勒信息窗示意图3超声波流量计的分类根据超声波声道结构类型可分为单声道和多声道超声波流量计单声道超声波流量计是在被测管道或渠道上安装一对换能器构成一个超声波通道,应用比较多的换能器是外夹式和插入式;单声道超声波流量计结构简单、使用方便,但这种流量计对流态分布变化适应性差,测量精度不易控制,一般用于中小口径管道和对测量精度要求不高的渠道;多声道超声波是在被测管道或渠道上安装多对超声波换能器构成多个超声波通道,综合各声道测量结果求出流量;与单声道超声波流量计相比,多声道流量计对流态分布变化适应能力强,测量精度高,可用于大口径管道和流态分布复杂的管渠;根据超声波流量计适用的流道不同可分为管道流量计、管渠流量计和河流流量计管道流量计一般是指用于有压管道的流量计,其中也包括有压的各种形状断面的涵洞,这种流量计一般是通过一个或多个声道测量流体中的流速,然后求得流量;用于管渠的超声波流量计除了要具有测流速的换能器以外,还需要有测水位的换能器,根据测得的流速和水位求得流量;用于管渠的流量计一般含有多个测速换能器由声道数决定和一个测水位换能器;多数河流超声波流量计仅测流速和水位,而河流的过水流量由用户根据河床断面进行计算;4应用研究结合国家大型灌区信息化建设的研究内容,作者在昌乐县高崖水库灌区的北干渠上布设了4处监测站：其中徐家庙监测站渠底宽7.0m,水深～2.0m,采用5声道明渠超声波流量计监测,见图5;山秦监测站将一段明渠改造为有压管道输水,管径是 1.4m,采用单声道管道超声波流量计监测,见图6;在日照水库灌区总干渠上布设了6个测站,其中石咀监测站渠宽4m,水深～2m,采用了多普勒超声波流量计进行监测,见图7;图7石咀测站多普勒超声波流量计示意图各测站采用高精度流速仪对所测的瞬时流量进行对比分析;通过比较和个别参数修订,各测站测出的瞬时流量稳定可靠,与流速仪测出的数据有很高的一致性;5结束语超声波测流技术以其测量精度高、实时性好的特点越来越得到重视;但因其价格高、专业性强、维护管理要求高使其应用推广较慢;随着国家对水利投入的加大和节水型社会的建设,该技术设备将很快成为主要测流手段而得到广泛的应用;。

流量计常用的几种测量方法简述点击次数：179 发布时间：2010-8-31 15:48:15为了满足各种测量的需要，几百年来人们根据不同的测量原理，研究开发制造出了数十种不同类型的流量计，大致分为容积式、速度式、差压式、面积式、质量式等。

各种类型的流量计量原理、结构不同既有独到之处又存在局限性。

为达到较好的测量效果，需要针对不同的测量领域，不同的测量介质、不同的工作范围，选择不同种类、不同型号的流量计。

工业计量中常用的几种气体流量计有：(1)差压式流量计差压式流量计是以伯努利方程和流体连续性方程为依据，根据节流原理，当流体流经节流件时(如标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、经典文丘利嘴、文丘利喷嘴等)，在其前后产生压差，此差压值与该流量的平方成正比。

在差压式流量计中，因标准孔板节流装置差压流量计结构简单、制造成本低、研究最充分、已标准化而得到最广泛的应用。

孔板流量计理论流量计算公式为：式中，qf为工况下的体积流量，m3/s；c为流出系数，无量钢；β=d/D，无量钢；d为工况下孔板内径，mm；D为工况下上游管道内径，mm；ε为可膨胀系数，无量钢；Δp为孔板前后的差压值，Pa；ρ1为工况下流体的密度，kg/m3。

对于天然气而言，在标准状态下天然气积流量的实用计算公式为：式中，qn为标准状态下天然气体积流量，m3/s；As为秒计量系数，视采用计量单位而定，此式As=×10-6；c为流出系数；E为渐近速度系数；d为工况下孔板内径，mm；FG为相对密度系数，ε为可膨胀系数；FZ为超压缩因子；FT为流动湿度系数；p1为孔板上游侧取压孔气流绝对静压，MPa；Δp 为气流流经孔板时产生的差压，Pa。

差压式流量计一般由节流装置(节流件、测量管、直管段、流动调整器、取压管路)和差压计组成，对工况变化、准确度要求高的场合则需配置压力计(传感器或变送器)、温度计(传感器或变送器)流量计算机，组分不稳定时还需要配置在线密度计(或色谱仪)等。