自动检测技术6.8超声流量计.ppt

提纲 6 1概述6 2涡轮流量计6 3容积式流量计6 4转子流量计6 5旋涡流量计6 6节流流量计6 7电磁流量计6 8超声流量计6 9质量流量计6 10流量计校验 6 8 0超声波的基础知识 周期 T 1 f 取决于声源 波长 C T C 声速 取决于介质性质 举例 F 50KHz T 0 02mS 6 8mm C 340m s F 1MHz T 1 S 1 5mm C 1500m s 常温水 6 8 0超声波的基础知识 声速 超声波在物质中的传播速度钢 C 5 95 103m s 水 C 1557 0 0245 74 t2 t为 T 0 时 C 1423m s T 30 时 C 1509m s 空气 C 331 4 1 t 273 0 5 除此之外 还受湿度 成分的影响 T 0 时 C 331 4m s T 30 C 349 1m s 声波在界面上的折射 类似于光的折射 1 2 介质的阻抗特性 Z C 密度 C 速度 在垂直于界面入射时 声强反射系数 在垂直于界面入射时 声强透射系数 钢 Z 7800 5 95 103 4 64 107 水 t 0 Z 1000 1423 1 423 106 空气 t 0 Z 1 293 331 4 4 285 102 钢水界面 0 885 0 115 气水界面 0 9988 0 0012 超声波在传播过程中的衰减 由于介质的粘性而造成的衰减热传导造成的吸收衰减 由于介质的散射而造成的衰减声强 固 液 气 超声波的指向性 Sin 1 22 D 1 22C T D 1 22C fD 主瓣半角 半扩散角 D 晶片直径 f 超声波频率超声波用途 超声清洗 医学治疗 超声探伤 超声测距 按测量原理分为 传播速度差 时差法 频差法 相差法 多普勒式 相关法 6 8 1概述 国外主要厂商产品介绍 德国KROHNE高精度 低功耗 1W 可使用太阳能 DN80流速上限57m s DN400流速上限30m s 示值误差 0 2 重复性 0 2 ALTOSONICIV 4声道气体超声流量计 独特的三声道截面设计 传感器专利设计 数字信号处理 DSP 流速测量范围0 20m s 当流速大于0 5m s时 示值误差 0 5 当流速小于0 5m s时 绝对误差为 2 5mm s重复性 0 2 UFM3030 KROHNE 3声道液体超声流量计 两声道通用型 工艺流程的气体超声流量计强化结构 保护罩 全金属微型传感器 DN50流速上限57m s DN600流速上限30m s 低功耗 1W 示值误差 1 重复性 0 2 OPTISONIC7060 KROHNE 美国康乐创CONTROLOTRON双声道固定式液体超声流量计全天候机箱设计 1010N 双声道便携式超声流量计外贴式安装方便 32位流量计算机 宽脉冲时差式和多普勒两用 基本精度 1 1010WP CONTROLOTRON 英国MICRONICS便携式液体超声流量计带图表显示功能LCD 覆膜触摸式按键16个 管径范围 50 1000mm 流速 0 12 12 39m s 重复性 0 5 读数误差 1 3 长度 236mm 宽度 125mm 高度 41mm 重量 小于1 5kg PFSE 在线安装式超声波流量计可安装配套温度传感器从而测得热量 U2000 MICRONICS 日本富士电机FUJI新式脉冲多普勒法与传播时间差法并用的新一代混合型超声波流量计脉冲多普勒方式 流速范围 0 0 3m s 4m s 精度 0 5 1 0 传播时间差方式 流速范围 0 0 3m s 32m s 精度 1 0 1 5 FSH FSW 便携型超声波液体流量计大屏幕图形显示 具备接收信号波形显示功能 一体型打印机 高精度 1 ofrate 适用管径 13mm 6000mm 流速范围 0 3 32m s FLC FLD FUJI 测量值显示画面 流量趋势图 接收信号波形显示功能 一体型打印机 美国通用GE高精度气体流量测量系统由一个带有两对沿直径单声程安装传感器及流量计的测量管本体 十倍于管直径的直管段和流场整流板组成 流速范围 0 03 46m s 精度 0 1 0 5 1 Sentinel 国内主要厂商产品介绍 北京昌民多声道气体超声流量计具有国际专利的非实流标定技术 干标 流速范围 0 5 35m s 准确度等级 0 5级 重复性 0 2 功率 15W URG 1000 非满管型超声流量计 URG 1010 北京昌民 增加液位计测量液位 计算出实际流体的截面积 从而计算流量 明渠型超声流量计 UR2000 北京昌民 唐山汇中 唐山汇中 国内首创插入式超声流量传感器 唐山汇中 唐山汇中 双面18声道DN500mm液体超声流量计样机 6 8 2时差法测量原理超声换能器 超声探头 压电陶瓷片接收超声波 压电效应 发射超声波 逆压电效应 流速u声速c 探头一般均具有双功能 声路角 脉冲超声工作方式顺流时 T1 R2逆流时 T2 R1 一个探头只干一件事 c 水 1500m s u 1m s 故 可得 声速c是温度 介质种类和成分的函数 故应消去c 当 45 时 代入得 6 8 3频差法测量原理通过测量脉冲超声波顺流声循环和逆流声循环的频率差来测流量 一个声循环周期为 顺流时 逆流时 一对超声换能器 在一定的时间间隔内交替作为发射和接收器 当 45 时 实际上 本质与时差法相同 讨论1 频差法测得的是直径上的平均流速uD 求流量需要的是整个管道截面的平均流速uA uA f uD 函数关系随流型而变 2 脉冲超声波接收 门限电平法与介质对超声波衰减程度相关 介质洁净 3 管壁内外干净 否则衰减太大 门限电平 超声波周期 6 8 4多普勒法测量原理多普勒效应 声源与观察者之间有相对运动时 观察者所感受到的声频率将不同于声源的频率 实例 火车鸣笛 当观察者静止 声源以速度vs运动时 当观察者向静止声源以速度vR运动时 vR 当超声波束打在一粒子上 发射超声波f1 粒子接收f2 存在散射粒子 介质非洁净 污水测量 连续超声波 工作条件 粒子又以f2的频率反射出去 接收器接到的频率为fs 接收与发射超声波频率之差为 流体流速 上式中含有声速c 它的变化直接影响流速的测量 在多普勒流量计中一般采用声楔处理这一问题 根据折射定理 Snall斯纳尔定律 声楔是固定材料 c1变化较小 而且尽量选择声速稳定的材料作为声楔材料 讨论1 测量的是粒子 气泡等散射体速度 而不是流体速度 2 测量的点速度与管道横截面速度是有区别的 6 8 5超声流量计的特点与安装使用特点 唯一能实现非接触式测量的流量计 夹装式 可制成便携式仪表 无阻流件 无压力损失 准确度0 1 5 管道内外壁干净 需足够长的直管段 传播速度差法流量计需介质洁净 而多普勒流量计需有散射粒子 适于污水和含气泡的液体 特别适合大管径测量 其成本与管径基本无关 6 8 6超声流量计维护及故障诊断 1 维护外贴式超声波流量计 定期检查换能器是否松动 与管道之间的粘合剂是否良好 插入式超声波流量计 定期清理探头上沉积的杂质 水垢及检查有无漏水现象 一体式超声波流量计 检查流量计与管道之间的法兰连接是否良好 并考虑现场温度和湿度对其电子部件的影响 2 故障诊断现象 示值不准 无示