超聲波(bō)流量計具有高(gāo)精确度、無阻(zǔ)礙測量以(yǐ)及較低(dī)的總體擁有成本等優點,正在(zài)快速發展成爲流量測量領域(yù),尤其是計(jì)量碳氫化合物的首(shǒu)選,并在石油和天然氣領域得(dé)到普及。超(chāo)聲波流量計是一種使用十分方便(biàn)的流量儀表,特别(bié)是在大口徑管線上,便攜式超聲波(bō)流量計可以(yǐ)将探(tàn)頭安裝在管道外表面,實現不斷流、不破壞原有管(guǎn)線測量流量,因此受到廣(guǎng)大用戶的歡迎。
1 超聲(shēng)波流量計(jì)的工作原(yuán)理(lǐ)及組成
超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速(sù)的信息,因此通過接收到的超聲(shēng)波(bō)就可以檢測出流體的流速,從而換算成流量。根據檢測的方式,可分爲傳播速度差法(時差法、相位差法和頻差(chà)法)、多普勒法、波(bō)束偏移法、噪聲法及相關法等不同類型的超聲波流量計。目前(qián)最常采用的測量方法主要有兩類:時(shí)差(chà)法和多普勒效應(yīng)法。
超聲(shēng)波流量計由超(chāo)聲波換能器、電子(zǐ)線路及流量(liàng)顯示和累積系(xì)統3部分組成。超聲波發(fā)射換能器将電(diàn)能轉換爲超聲波能量,并将其(qí)發(fā)射(shè)到被測流(liú)體中,接收器接收到的超聲波(bō)信号,經電子線路放大(dà)并轉換爲代(dài)表流量的電信号,供給顯示和積(jī)算儀(yí)表進行顯(xiǎn)示和(hé)積算,這樣就(jiù)實現了流量的檢測和顯示。
2 優點
(1)外(wài)夾式超聲波流量計可以實現非接(jiē)觸測流量(liàng),即使是(shì)插入式或内貼式(shì)超聲波流量計,其壓損也幾乎爲零(líng),其測流量的方便性(xìng)與經(jīng)濟性(xìng)是最佳的(de)。(2)超聲波流量計水、氣、油各種介質都可以測量,其應用的領域十分廣闊。(3)超聲波流量計的制造成本幾(jǐ)乎和口徑無關,在大(dà)口徑流量計量場合(hé)有着價格(gé)合理、安裝使用方便(biàn)的綜合競争優勢。(4)便攜式超聲波流(liú)量計可以實現一台流量計在各種管徑、各種材質的管(guǎn)線上測流量,是作爲标準表進行在線校準、比(bǐ)對或期間核查的首選流量計類型。(5)超聲波流(liú)量計具有其測流原理基于長(zhǎng)度與時間兩個基(jī)本物理量的溯源(yuán)方便性,可以預見它必将超越其他原理的流量計成爲流量标準甚至是流量基準的載體。(6)超聲波流量計運(yùn)行能耗極小(xiǎo),可方便地實現長年電池供電,加之先進的智能化主(zhǔ)機可方便(biàn)地進行網絡無線通(tōng)信(xìn),其應用前景更加廣闊(kuò)。
3 缺點
超聲(shēng)波流量計目前所存在的缺點主要是可測(cè)流體的溫度範圍受超聲波換能器及換能器與管道之間的(de)耦合材料(liào)耐溫程度的限制,以及高溫下被測(cè)流體傳聲速度的原始數據不全。目(mù)前我國隻能用于測量200℃以下的(de)流體。另外,超聲(shēng)波流量計的測量線路比(bǐ)一般流量計複雜。這是因爲,一般工(gōng)業計(jì)量(liàng)中(zhōng)液體的(de)流速常常是每秒幾米,而聲波在液體中的傳(chuán)播(bō)速度(dù)約爲1500m/s左右,被測流體流速(流量)變(biàn)化帶給聲速的(de)變化(huà)量最大也是10-3數量級。若要求測量流速的準(zhǔn)确度爲±1%,則(zé)對聲速的測量準确度(dù)需爲10-5~10-6數量級,因此必須(xū)有完善(shàn)的測量線路才能實現,這也正是(shì)超聲(shēng)波流量計隻有在集成電路技術(shù)迅速發展的前題(tí)下才(cái)能得到實際應用的原因。
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