利用超聲波測量液體和氣體的流速和流量很早就有人研究，但是由于技術(shù)水平所限，一直沒有大的進(jìn)展，自從進(jìn)入二十世紀(jì)七十年代以來，隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，以及數(shù)字化智能集成系統(tǒng)在中廣泛使用，使得超聲波流量汁獲得了實(shí)際上的應(yīng)用，超聲波流量計(jì)帶帶來了更準(zhǔn)確更便捷的測量手段。

 

1、超聲波流量計(jì)的測量原理

    超聲波流量汁是一種非接觸式流量汁，工作原理是:超聲波在流體中傳播時其傳播速度要受到流體流速的影響，通過測量超聲波在流體中傳播速度可以檢測出流體的流速而換算出流量米以使用廣泛的時差法超聲波流量汁為例，當(dāng)超聲波在流體中傳播時順流方向超聲

波的傳播速度會增大、逆流方向則減小，即同一傳播距離就有不同的傳播時間，冉利用傳播速度之差與被測流體流速之關(guān)系求取流速而換算出流量即當(dāng)超聲波束在管道內(nèi)水介質(zhì)流動方向上的‘上游傳感器’與“下流傳感器”之間傳播時，水的流動會使超聲波束的傳播時間相對于靜態(tài)傳播產(chǎn)生一個微小變化，并且這個傳播時間的變化與水的流速成正比，這就是差式超聲波流量汁的測量原理其關(guān)系的理論表達(dá)式如下式:V=MD/sin2θx DT/TupTdown

    式中，M一為超聲波束在水中的白線傳播次數(shù)

    θ一為超聲波束與水流動方向的夾角

    Tup一為超聲波束在正方向上的傳播時間(由上游傳感器到下游傳感器間的傳播時間)

    Tdown一為超聲波束在逆方向上的傳播時間(由下游傳感器到上游傳感器間的傳播時間)

    △T= Tup-Tdown

2、超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)

    超聲波流量汁基于微處理技術(shù)，大多采用集成電路及低電壓寬脈沖發(fā)射技術(shù)而設(shè)汁的在測量技術(shù)上，為取得史高的分辨率和史大的測量范圍，多使用O.ln、chao高分辨率時間測量線路它專門用于液體介質(zhì)測量特別是水的測量其顯著特點(diǎn)是:精度等級為士1.0%，可在不停

產(chǎn)狀態(tài)下帶壓安裝，主機(jī)既可安裝于值控室還可輸出電流、脈沖等標(biāo)準(zhǔn)信號并可利用RS232或RS485接口通訊進(jìn)行汁量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送另外該流量汁具有高可靠性、低功耗、抗十?dāng)_、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)

 

3超聲波流量計(jì)的構(gòu)造與安裝

3.1超聲波流量汁的構(gòu)造超聲波流量汁一般可分現(xiàn)場傳感器(即探頭)，傳輸電纜，顯不主機(jī)份大部分其傳感器有外夾式、插人式、法藍(lán)式(即管段式)，顯不主機(jī)分固定式、便攜式

3.2超聲波流量汁測量點(diǎn)的確定超聲波流量汁需先選取一個適宜的測量點(diǎn)，然后把測量點(diǎn)的水管參數(shù)輸人流量汁中，后將傳感器(即探頭)安裝在水管上。

3.2.1測量點(diǎn)的一般要求超聲波流量汁的測量點(diǎn)要求需在一定長度的白管段上，即選擇水流分布均勻的管段，以減少測量誤差

3.2.2測量點(diǎn)的選取原則

1)測量點(diǎn)宜選擇距上游(水流米方向)10倍管徑長度、距下游(水流去方向))5倍管徑長度的均勻白管段(即上、下游閥門在該長度以外，或水管的拐點(diǎn)在該長度之外)

2)該白管段的材質(zhì)要均勻無疤、裂痕以利于超聲波傳輸

    3)該白管段的內(nèi)螃應(yīng)無水垢(若略有水垢有條件時可用蒸汽或高壓水吹掃)

    4)該白管段要充滿水(無論垂白或水平管段)

3.3超聲波流量汁傳感器的安裝超聲波流量汁傳感器的安裝質(zhì)量直接關(guān)乎水流量測量的準(zhǔn)確性、可信度和運(yùn)行可靠性

3.3.1超聲波流量汁傳感器(探頭)的分類常用的超聲波流量汁傳感器按安裝方式有如下份種    外夾式傳感器一安裝時需將管外螃的擬安裝位置打磨光滑后用禍合劑將傳感器(探頭)貼于管外螃冉用專用夾緊裝置固定該方式能方便地在管外進(jìn)行水流量測量，也適合便攜式缺點(diǎn)是易因禍合劑的處置不當(dāng)引起信號接收狀態(tài)惡變而影響測量的穩(wěn)定性， 插人式傳感器一安裝時用鉆孔工具在不停產(chǎn)狀態(tài)下將傳感器(探頭)插人管路中優(yōu)點(diǎn)是能在水管內(nèi)螃結(jié)垢或水中帶氣情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的測量

    管段式傳感器一安裝時需要切開選定的白管段，采用法藍(lán)聯(lián)接產(chǎn)品已經(jīng)過專門出廠標(biāo)定，好處是傳感器可以不停產(chǎn)進(jìn)行維修，特點(diǎn)是測量準(zhǔn)確度高

3.3.2超聲波流量汁傳感器(探頭)的安裝超聲波流量汁傳感器(探頭)的安裝位置一般選擇兩個傳感器(探頭)管軸在輸水管道的管軸水平方向上或與管軸水平面成45度夾角超聲波流量汁傳感器(探頭)的安裝方式有Z,V,N,W方式其中N,W方式適用于管徑為SOmm以下的輸水管道，因使用難度和性價比較高而很少應(yīng)用常用方式有兩種:

 

    a、“V”方式安裝

      “V”式安裝是標(biāo)準(zhǔn)的安裝方法，可測管徑范圍為25mm-400mm

安裝傳感器(探頭)時須注意上下游兩傳感器(探頭)水平對齊，使其中

心連線與輸水管道軸線水平一致(不意圖見說明書)

 

    b、“Z”方式安裝

      Z”式安裝一般適用于輸水管道粗或水介質(zhì)不很潔凈或管道內(nèi)壁有水垢而使“V”式安裝信號失真狀況一般說米，300mm以上管徑的輸水管道選用‘Z”式安裝較適宜，“Z”式安裝的可測管徑范圍通常在100mm-600mm安裝傳感器(探頭)時須注意上下游兩傳感器(探頭)與輸水管道軸線在同一平面內(nèi)，且上游傳感器(探頭)在低位、上游傳感器(探頭)在高位(示意圖見說明書)

3.33超聲波流量汁傳感器探頭的安裝檢查

    1)主要檢查傳感器(即探頭)的安裝位置是否適宜

    2)與水管外螃的結(jié)合是否光滑緊密

    3)通過主機(jī)檢查信號強(qiáng)度和信號質(zhì)量，觀察傳感器是否能夠接收到使主機(jī)正常}_作的超聲波信號

3.4超聲波流量汁的調(diào)試

3.4.1按流量汁要求輸人管道參數(shù)，}Y記錄

3.4.2對上下游傳感器(即探頭)的安裝位置、間距、管道接合度進(jìn)行

調(diào)整_將卜下游兩個方向卜接收的信號強(qiáng)度調(diào)整至強(qiáng)

 

4、超聲波流量計(jì)常見故障分析

4.1故障現(xiàn)象:瞬時流量汁波動大

4.1.1故障原因:信號強(qiáng)度波動大;木身測量流體波動大

4.1.2處理對策:調(diào)整好探頭位置，提高信號強(qiáng)度，保證信號強(qiáng)度穩(wěn)

定，如木身流體波動大，則位置不好，乖新選點(diǎn)，確保前l(fā)OD后SD的工況要求

4.2故障現(xiàn)象:外夾式流量汁信號低

4.2.1故障原因:管徑過大或管道結(jié)垢嚴(yán)乖或安裝方式不對

4.2.2處理對策:對管徑過大、結(jié)垢嚴(yán)乖者采用插人式探頭;乖新選擇安裝方式

4.3故障現(xiàn)象:插人式探頭使用一段時間后信號降低

4.3.1故障原因:可能探頭發(fā)生偏移或探頭表面水垢厚

4.3.2處理對策:乖新調(diào)整探頭位置，清冼探頭發(fā)射面

4.4故障現(xiàn)象:開機(jī)無顯不

4.4.1故障原因:電源屬性與儀表額定值不對應(yīng)或保

4.4.2處理對策:檢查電源屬性是否與儀表的額定值相對應(yīng)，保險絲是否燒斷如以上問題無則通知廠家人員處理

4.5故障現(xiàn)象:開機(jī)后儀表僅有背光而無任何字符顯不

4.5.1故障原因:一般為程序丟失

4.5.2處理對策:通知廠家人員處理

4.6故障現(xiàn)象:儀表在現(xiàn)場強(qiáng)十?dāng)_下無法使用

4.6.1故障原因:供電電源波動范圍較大或周圍有變頻器或強(qiáng)磁場干擾或接地線不正確

4.6.2處理對策:給儀表提供穩(wěn)定的供電電源;或?qū)x表安裝遠(yuǎn)離變頻器和強(qiáng)磁場十?dāng)_;或規(guī)范設(shè)置接地線超聲波線用屏蔽線，電源線分開取，然后在電源輸人加磁環(huán)隔離變壓器

 

本文結(jié)語

超聲波流量汁的流量測量準(zhǔn)確度幾乎不受被測流體溫度、壓力粘密度等參數(shù)的影響，安裝可以在不斷管，不停止運(yùn)行的情況下進(jìn)降價比高，已成為多行業(yè)的**產(chǎn)品。