时差法超声波流量计.

超声波流量计工作原理根据对信号检测的原理，目前超声波流量计大致可分传播速度差法(包括：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。

其中以噪声法原理及结构最简单，便于测量和携带，价格便宜但准确度较低，适于在流量测量准确度要求不高的场合使用。

由于直接时差法、时差法、频差法和相位差法的基本原理都是通过测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，故又统称为传播速度差法。

其中频差法和时差法克服了声速随流体温度变化带来的误差，准确度较高，所以被广泛采用。

按照换能器的配置方法不同，传播速度差拨又分为：Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。

波束偏移法是利用超声波束在流体中的传播方向随流体流速变化而产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．多普勒法是利用声学多普勒原理，通过测量不均匀流体中散射体散射的超声波多普勒频移来确定流体流量的，适用于含悬浮颗粒、气泡等流体流量测量。

相关法是使用相关技术测量流量，原理上，此法的测量准确度与流体中的声速无关，因而与流体温度，浓度等无关，因而测量准确度高，适用范围广。

但相关器价格贵，线路比较庞大。

在微处理机普及应用后，这个缺点能够克制。

噪声法(听音法)是利用管道内流体流动时产生的噪声与流体的流速有关的原理，通过检测噪声表示流速或流量值。

其方法简单，设备价格便宜，但准确度低。

以上几种举措各有特点，应根据被测流体性质．流速分布情形、管路装置地点以及对测量准确度的请求等因素进行挑选。

一般说来由于工业生产中工质的温度常不能保持恒定，故多采用频差法及时差法。

只要在管径很大时才采用直接时差法。

对调能器装置举措的挑选原则一般是：当流体沿管轴平行流动时，选用Z法；当流动方向与管铀不屈行或管路装置地点使换能器装置距离受到限制时，采用V法或X法。

当流场分布不均匀而表前直管段又较短时，也可采用多声道(例如双声道或四声道)来克制流速扰动带来的流量测量误差。

超声波流量计中相关时差法的应用陆敏恂;朱列铭;周爱国【摘要】介绍了一种基于互相关理论的时差法超声波流量测量算法.系统采用时差法声道布置,采集流体静止和有流速状态下的两组回波信号,通过计算相关函数的峰值得到两回波信号时间差,间接得出流量,提高了时差法渡越时间获取的精度.极性相关算法的引入,大大提高了系统运算速度,提高了实时性.采用伪随机信号作为超声激励信号,克服了算法测量范围小的缺陷,更可提高系统精度.实验表明该系统测量精度高,实时性好.%This paper introduced a time-different ultrasonic flow measurement algorithm based on cross correlation theory. The system arranged ultrasonic transducers like the arrangement of the time difference method flowmeters, and collected stationary fluid condition and flowing fluid condition of echo signals in two groups. By calculating the correlation function peak of the two echo signals ,it obtained the time difference,indirectly gained the flow of wind, which can improve the accuracy of the transit time difference accuracy. The application of polarity correlation algorithm can greatly improve the system operation speed and improve performance of real-time property. By using pseudo-random signal as the ultrasonic excitation signal, the algorithm overcomes the shortcomings of small measurement range, and improve the system accuracy. Experiments show that the system is of high precision, and good realtime property.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2011(000)012【总页数】3页(P105-107)【关键词】超声波;流量计;相关时差法;伪随机信号;极性相关算法;MATLAB【作者】陆敏恂;朱列铭;周爱国【作者单位】同济大学机械工程学院,上海201804;同济大学机械工程学院,上海201804;同济大学机械工程学院,上海201804【正文语种】中文【中图分类】TP2161 相关时差算法原理1.1 相关时差法测量模型相关时差法声路布置位置有多种，如X型，V型等。

超声波流量计-百度百科
JK系列超声波流量计/超声波热量表/超声波工业水表通过高精度时间数字转换芯片对超声波传输时间进行测量，有效克服零点漂移、小流量测量误差大等问题；综合利用频差法和时差法，使用实时声速、温度补偿等技术对流量进行补偿；人机接口画面丰富，支持多种通信方式；产品具有稳定性好、零点漂移小、测量精度高、量程比宽，抗干扰性强等特点。

超声波流量计产品特点
1、全系列产品流量测量精度优于1.0级；
2、支持多声道测量，默认为双声道，有效提高了仪表在复杂流体状态中的测量准确性和可靠性；
3、综合采用频差法和时差法测量技术，声速自动补偿，时间分辨率达到45皮秒，有效避免零点漂移，提高了小流量测量精度；
4、支持RS485通信，具有4~20mA变送功能，与企业能源管理系统集成更加方便；
5、支持AC 220V、DC 24V两种电源输入方式；
6、主机与探头类型多样化，可根据现场需求搭配使用，能够满足特殊环境的安装与测量；
7、人机界面丰富，使用操作便捷。

嘉可自动化仪表的超声波流量计产品种类齐全，主要有手持式超声波流量计、便携式超声波流量计、外夹式超声波流量计、插入式超声波流量计、管道式超声波流量计、固定式超声波流量计、一体式超声波
流量计、分体式超声波流量计、模块式超声波流量计、超声波工业水表、电池供电型超声波水表、超声波冷/热量表等。

Panametrics公司XMT868I夹装式超声波液体流量计简明使用手册概述1.以Panametrics公司提供的XMT868I英文手册《Pragramming Manual》为准，中文简明手册仅供参考。

2.超声波时差法流量计使用一对传感器，每个传感器通过流体发射和接收超声波信号。

当流体流动时，顺流方向信号的传播时间短于逆流方向，这个时间差正比于流体流速。

XMT868I流量计测量这个时间差，结合设置的管径参数来计算流体的流速。

3.XMT868I采用管外夹装式传感器，安装简便，无需破管与接触介质。

一套XMT868I系统包括XMT868I仪表部分，夹装式超声液体传感器和传感器夹具。

利用受专利保护的互相关时差技术（Correlation Transit-Time™），XMT868I提供精确的流速/流量测量传感器安装和测量管路要求1.考虑到管路中流体可能存在的气体或固体颗粒分布，传感器应水平安装。

2.选择测量管路时应该尽量避免选用流体自上向下流动的竖直管线。

3.传感器安装位置应远离弯头，变径，阀门，节流装置，安装点直管段的要求至少要满足前10D后5D（D为管线直径）。

如直管段不够，影响测量精度。

4.为保证超声波发射和接收稳定，管线表面应该平整光滑，传感器表面和管径接触部不允许含有空气，必须涂抹耦合剂。

5.在管路上依照流量计所给的传感器安装间距确定传感器安装点，该两处的管路表面(大小依据传感器表面而定)必须清洁。

可用金钢砂纸擦拭以去除如油漆/油脂等脏物，确保表面光滑，干净。

否则会影响超声波的发射和接收。

6.用耦合剂均匀地涂抹于传感器表面后按至管道表面，使耦合剂足够充满探头所覆盖的面积，同时用传感器安装架具及不锈钢链固定捆绑，并确保不可移动。

XMT868I安装步骤（以水平管线安装为例，竖直管线安装类同）1.在待测管线上选定一段满足直管段条件，外管壁平整、光滑的区域作为基本测量区；2.使用PANA TAPE或较宽的卷尺测量待测管线的管周长，在测量过程中应保持卷尺与被测管线表面均匀接触，读取管周长；3.在距离初次测量管周长选点位置1/4周长和1/2周长之处再分别测量管周长，取三次测量的平均值作为待测管线的周长；4.使用测厚仪或手持式流量计的测厚功能测量沿所画圆周测量多点（≥4）壁厚值，得到平均壁厚（如管线外有漆层，应扣除漆层厚度约0.2至0.3 mm）；5.使用流量计以及测得的管线周长和平均壁厚得到传感器安装间距Spacing，并以此大致找出传感器安装位置，判断所选管段的管外壁是否较为平整光滑，适合安装；6.使用砂纸将A点及H点附近区域管壁打磨光滑、平整，得到二个安装基本区域（CPT探头至少为7×5cm）。

淮安嘉可自动化仪表有限公司影响超声波流量计（热量表）测量精度的主要因素1、上下游直管段的影响由于时差式超声波流量计标定系数K值是雷诺数函数，所以当流体从层流过渡到紊流时，其流速分布不均匀，标定系数K值将产生较大的变化，从而影响测量准确度。

根据设计要求换能器应安装在上游直管段为10倍管径、下游直管段5倍管径的位置，对于上游存在泵、阀等设备时，需要按照“距离紊流、震动、热源、噪声和射线源越远越好”的要求做，换能器应安装在上游直管段30倍管径以上的位置。

直管段长度是保证时差式超声波流量计测量准确度的重要因素之一。

2、安装管道参数设置的影响根据时差式超声波流量计流量计量公式q v=（π/4）D2v，（q v瞬时流量，D管道直径，V流体流速m/s）当管道材质及尺寸设置与实际管道尺寸不符时，将使理论管道流通截面积与实际管道流通截面积产生误差，导致计算结果不准确。

换能器的安装距离是根据流体性质、管道材质、内外管径、安装方式等参数综合运算的结果。

据有关资料介绍，如果管道内径误差±1%，则引起约±3%的流量误差。

如果安装距离误差±1 mm将产生±1.5%以内的流量误差。

由此可见，只有正确设置管道参数，换能器才能安装正确。

因此，管道参数设置的准确性直接影响着时差式超声波流量计测量准确度。

淮安嘉可自动化仪表有限公司3、换能器安装的影响时差法超声波流量计测量器件换能器声波的传输分为直线式和反射式，反射式按安装方式又有V式、Z式、W式，可根据管径、所测流体性质，有无管衬以及现场安装条件进行选择。

另外换能器必须安装在与管线正切的方向，否则会影响声波的发射和接收，进而影响时差法超声波流量计的测量准确度。

4、被测流体含气量的影响不溶气体具有非常低的声阻抗，可能造成声束分散，含气量大时，将减弱声波信号强度，因此被测流体含气量对超声波流量计测量数据有很大影响。

在实际供热生产中，所有热量表安装的外部条件匀已很好地满足设计要求，但当锅炉出水温度低于80℃时，热量表工作正常，当锅炉出水温度高于80℃时，管道内会有细小的气泡产生，在闭环的锅炉系统中，这些气泡使终裹挟在流体里，从而影响时差法超声波流量计测量准确度，造成热量值的误差，影响热量调节工作。

超声波流量计求流速公式
一、超声波流量计的测量原理
超声波流量计是一种非接触式流量计。

工作原理是：超声波在流体中传播时其传播速度要受到流体流速的影响，通过测量超声波在流体中传播速度可以检测出流体的流速而换算出流量来。

以使用最广泛的时差法超声波流量计为例，当超声波在流体中传播时顺流方向超声波的传播速度会增大、逆流方向则减小，即同一传播距离就有不同的传播时间，再利用传播速度之差与被测流体流速之关系求取流速而换算出流量。

即当超声波束在管道内水介质流动方向上的“上游传感器”与“下流传感器”之间传播时，水的流动会使超声波束的传播时间相对于静态传播产生一个微小变化，并且这个传播时间的变化与水的流速成正比，这就是时差式超声波流量计的测量原理。

其关系的理论表达式如下式：
V=MD/sin2θ×△T/TupTdown式中，M—为超声波束在水中的直线传播次数
θ—为超声波束与水流动方向的夹角
Tup—为超声波束在正方向上的传播时间(由上游传感器到下游传感器间的传播时间)
Tdown—为超声波束在逆方向上的传播时间(由下游传感器到上游传感器间的传播时间)
△T= Tup—Tdown。