超声波流量计的工作原理
sick超声波流量计的工作原理 -回复
sick超声波流量计的工作原理-回复超声波流量计是一种常用于测量液体或气体流量的仪器，它利用超声波的传播速度和反射特性来实现流量的测量。
本文将一步一步地介绍超声波流量计的工作原理。
第一步：超声波的传播速度基础知识超声波是指频率高于20kHz的声波。
在液体或气体中，超声波可以传播，其速度取决于介质的特性。
一般情况下，超声波在液体中传播的速度约为1500-1600米/秒，在气体中传播的速度约为340米/秒。
第二步：超声波的传播路径超声波流量计通常由两个超声传感器组成，一个作为发送器，一个作为接收器。
发送器将超声波信号发送进管道中的液体或气体，而接收器则接收经过流体后反射回来的超声波信号。
第三步：超声波的传播时间差测量当超声波信号从发送器发出后，它将在流体中以固定的速度向前传播。
如果流体是静止的，则接收器接收到的超声波信号将与发送器发出信号的时间间隔相等。
但是，当流体在管道中流动时，接收器接收到的超声波信号将受到流体速度的影响，传播时间将发生变化。
第四步：多普勒效应的应用为了测量流体的流速，超声流量计利用了多普勒效应。
多普勒效应是当发射源（发送器）和接收源（接收器）相对运动时，频率发生变化的现象。
当超声波信号和流体一同运动时，由于多普勒效应，接收器接收到的超声波信号频率将比发送器发出的信号频率高（对于远离接收器运动的流体而言）。
而对于接近接收器运动的流体，则接收到的超声波信号频率将比发送器发出的信号频率低。
第五步：基于多普勒频移的流速计算通过测量超声波信号的频率变化，可以确定流体的速度。
具体而言，超声流量计通过测量接收器接收到的反射超声波信号的频率相对于发送器发出信号的频率的变化量，来计算流体的速度。
第六步：流量计算通过测量流体速度，结合管道横截面的面积，可以计算出流体的流量。
一般来说，流体流速在管道中的分布是不均匀的，为了获得更准确的流量测量结果，通常使用多径传感器阵列进行流速测量，然后将这些测量结果进行加权平均。
超声波流量计的原理及应用
超声波流量计的原理及应用超声波流量计是一种利用超声波技术来测量流体流量的仪器。
它通过发送超声波脉冲，测量超声波在流体中的传播时间来确定流速，并根据流速和管道截面积计算出流量。
超声波流量计的原理是基于多普勒效应和声速传播原理，广泛应用于工业自动化、环保监测、水利水电、石油化工等领域。
超声波流量计的工作原理主要包括声速传播原理和多普勒效应两部分。
首先是声速传播原理，超声波在流体中传播的速度与流体的流速有关，当超声波沿着流体流动方向传播时，其传播速度会受到流体流速的影响。
根据声速传播原理，测量超声波在流体中传播的时间可以得到流速的信息。
其次是多普勒效应，当超声波遇到流体流动时，因为流体流速的影响导致超声波的频率发生变化，这种变化即为多普勒效应。
通过测量多普勒频移，可以得到流体的流速信息。
超声波流量计的应用范围非常广泛，包括但不限于以下几个方面：一、工业自动化领域在工业生产中，流量是一种重要的工艺参数，对流体的流量进行准确测量是保证工业生产质量的关键。
超声波流量计可以应用于水泥、化工、冶金、造纸等行业，用于测量水、蒸汽、液体或气体等的流量。
其非侵入式的测量方式保证了测量的准确性和稳定性，广泛应用于工业自动化生产中。
二、环保监测领域超声波流量计在环保监测领域也有着重要的应用。
在污水处理厂、水处理设备等环境中，需要对流体的流量进行监测和控制，以保证环境保护的需要。
超声波流量计可以应用于这些领域，通过对流体流速和流量的准确测量，实现对环保设备的高效运行和环境保护的实现。
三、水利水电领域水力发电厂、水库、水泵站等水利水电设施对水流量的监测和管理非常重要。
超声波流量计可以应用于这些领域，用于准确测量水流速和水流量，帮助实现对水资源的合理利用和水利工程的安全运行。
四、石油化工领域在石油化工领域，对流体流量的准确测量是保障生产质量和安全的重要环节。
超声波流量计可以应用于原油、天然气、炼油、化肥等领域，用于测量液体和气体的流量，并实现对生产过程的准确控制。
超声波流量计原理详细说明
三、优点：超声波流量计非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量计，不用在流体中安装测量元件，故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量，故可用于下水道及排污水等脏污流的测量。在发电厂中，用便携式超声波流量计测量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大管径流量，比过去的皮脱管流速计方便得多。超声被流量汁也可用于气体测量。管径的适用范围从2cm到5m，从几米宽的明渠、暗渠到500m宽的河流都可适用。
一、超声波流ห้องสมุดไป่ตู้计工作原理: 超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器，就像一个渡船的船夫在横渡一条河。当气体不流动时，声脉冲以相同的速度（声速，C）在两个方向上传播。如果管道中的气体有一定流速V（该流速不等于零），则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些，而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。这样，顺流传输时间tD会短些，而逆流传输时间tU会长些。这里所说的长些或短些都是与气体不流动时的传输时间相比而言；根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。起声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种。
五：前四步骤完成后可确认使用何种传感器安装
六：开始向表体输入参数以确定安装距离。
七：非常重要：精确测量出安装距离。
（1） 外夹式可选安装传感器大概距离，然后不断调试活动传感器以达到信号和传输比
最好的匹配
（2） 插入使用专用工具测量管道上安装点距离，这个距离很重要，它直接影响表的
超声流量计的测量原理以及计算方程
超声流量计的测量原理以及计算方程1．基本工作原理超声波流量计的测量原理是以物理学中的多普勒效应为基础的。
依赖声学多普勒效应，当声源和观察者之间有互相运动时，观察者所感受到的声频率将不同于声源所发出的频率。
这个因相对运动而产生的频率变化与两物体的相对速度成正比．在超声波多普勒流量测量方法中，超声波发射器为一固定声源，随流体一起运动的固体颗粒起了与声源有相对运动的“观察者”的作用，当然它仅仅是把入射到固体颗粒上的超声波反射回接收据．发射声波与接收声波之间的频率差，就是由于流体中固体颗粒运动而产少的声波多普勒频移．由于这个频率差正比于流体流速，所以测量频差可以求得流速．进而可以得到流体的流量．因此，超声波多普勒流量测量的一个必要的条件是：被测流体介质应是含有一定数量能反射声波的固体粒子或气泡等的两相介质．这个工作条件实际上也是它的一大优点，即这种流量测量方法适宜于对两相流的测量，这是其它明渠流量计难以解决的问题．因此，作为一种极有前途的两相流测量方法和电磁流量计，超声波多普勒流量测量方法目前正日益得到应用．2．流量方程假设，超声波波束与流体运动速度的夹角为，超声波传播速度为c，流体中悬浮粒子运动速度与流体流速相同，均为u．现以超声波束在一颗固体粒子上的反射为例，导出声波多普勒频差与流速的关系式．当超声波束在管轴线上遇到一粒固体颗粒，该粒子以速度u沿营轴线运动．对超声波发射器而言，该粒子以u cos a的速度离去，所以粒子收到的超声波频率f2应低于发射的超声波频率f1，降低的数值为f2－f1＝－ f1 （3－73）即粒子收到的超声波频率为f2＝f1－ f1 （3－74）式中f1――发射超声波的频率；a――超声波束与管轴线夹角；c――流体中声速。
固体粒子又将超声波束散射给接收器，由于它以u cos a 的速度离开接收器，所以接收器收到的超声波频率f3又一次降低，类似于f2的计算，f3可表示为f3＝f2－ f2 （3－75）将f2的表达式代入上式，可得：f3＝f1（1－ )2 ＝f1（1－2 ＋）（3－76）由于声速c远大于流体速度u，故上式中平方项可以略去，由此可得：f3＝f1（1－2 ）（3－77）接收器收到的超声波频率与发射超声波频率之差，即多普勒频移 f1，可由下式计算：f＝f1－f3＝f1－f1（1－2 ）＝f1 （3－78）由上式可得流体速度为u＝ f （3－79）体积流量qv可以写成：qv＝uA＝ f （3－80）式中，A为被测管道流通截面积．出以上流量方程可知，当流量计、管道条件及被测介质确定以后，多普勒频移与体积流量成正比，测量频移 f就可以得到流体流量qv。
超声波流量计工作原理及常见问题概述
超声波流量计工作原理及常见问题概述一、工作原理1、概述超声流量计是一个测量仪表，它利用声学原理来测定流过管道的流体的流速。
在气体的测量现场主要的检测元件包括一对或几对超声传感器。
这些传感器都安装在管壁上，每一组传感器的表面都彼此具有规定的几何关系。
由一个传感器发射的超声脉冲由同一组内另一个传感器接收，反过来也如此。
Q.Sonic-3采用了一个单反射声道的方案，在对面的管壁处声脉冲有一次反射。
此方案使声道的总长度增加，从而能改善分辨率(灵敏度)并拓宽流量计的范围度，如图2-1所示。
图2-1信号反射路径2、流速的测量超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器，就像一个渡船的船夫在横渡一条河。
当气体不流动时，声脉冲以相同的速度(声速，C)在两个方向上传播。
如果管道中的气体有一定流速V (该流速不等于零)，则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些，而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。
这样，顺流传输时间tD会短些，而逆流传输时间tU会长些。
这里所说的长些或短些都是与气体不流动时的传输时间相比而言；这样就有：LtD = ----------------------- ---------------- (2.1)C + V ? cos和LtU = ----------------------- ---------------- (2.2)C —V ? cos式中，L代表两个传感器之间声道的直线长度，可按下式确定L：L D= ------------- ---------------- (2.3)2 sinA采用电子学手段来测量此传输时间。
根据时间倒数的差，可按下式计算流速VA L 1 1V = ------------- ( -------------------- )-——(2.4)2cos tD tU一般说来，沿管道横截面的流速并不是一个固定不变的常量。
在流过很长圆管的定常无涡流的流体中，流速仅是径向位置的函数。
超声波流量计方案
超声波流量计方案一、引言超声波流量计是一种常见的流量测量设备，通过利用超声波的传播特性实现对流体流量的测量。
它具有测量准确、无压力损失、无移动部件等优点，在工业生产中得到广泛应用。
本文将介绍超声波流量计的基本原理、常见类型以及应用案例，为读者提供一个全面了解和选用超声波流量计的方案。
二、基本原理超声波流量计通过发射超声波脉冲到流体中，利用声波在流体中传播的速度差异来测量流速。
其工作原理基于多普勒效应，即当声波遇到流体运动时，波长会发生变化，从而实现对流速的测量。
常见的超声波流量计包括传输时间差法和多普勒效应法，下面将分别进行介绍。
2.1 传输时间差法传输时间差法是一种基于声速差异原理的测量方法。
超声波流量计通常由两个传感器组成，一个作为发射器向下游发射超声波信号，另一个作为接收器接收信号。
超声波在流体中传播的速度取决于流体的物理性质以及流速。
当超声波流经流体时，由于流体的速度不同，传输时间会发生变化。
通过测量声波传播的时间差，可以计算出流体的平均流速。
2.2 多普勒效应法多普勒效应法是一种基于声波频率变化原理的测量方法。
超声波流量计的传感器通常同时具备发射和接收功能。
当超声波与流体运动相互作用时，声波的频率会发生变化。
对于与流体相对运动的声波而言，当流速较大时，声波频率会增加；当流速较小时，声波频率会减小。
通过测量超声波频率变化，可以计算出流体的实际流速。
三、常见类型根据实际应用需求和流体特性，超声波流量计可以分为不同类型，下面将介绍其中三种常见的类型。
3.1 声速差法超声波流量计声速差法超声波流量计采用传输时间差法进行测量，其原理是通过测量超声波在流体中传播的时间差来计算流体的流速。
该类型的流量计适用于流体中无颗粒或颗粒较小的情况，如液体或气体的流量测量。
3.2 直接时间差法超声波流量计直接时间差法超声波流量计是一种改进的传输时间差法测量方法。
与传统声速差法不同的是，该类型的流量计不再使用两个传感器，而是采用单个传感器进行测量。
超声波流量计的原理及应用
超声波流量计的原理及应用超声波流量计是一种利用超声波技术实现测量流体流量的仪器。
它具有非接触式、无移动部件、高精度、可重复性好、测量范围宽等优点，因此被广泛应用于工业自动控制和流量测量领域。
本文将介绍超声波流量计的原理及其应用。
超声波流量计的测量原理主要是利用超声波在不同介质中传播速度不同而实现的流量测量。
超声波是一种高频振动波，其频率一般在20 kHz~10 MHz之间。
在超声波流量计中，通常使用2~3 MHz的超声波。
超声波在流体中传播时，其传播速度会受到流体速度和温度的影响。
当超声波从流体中穿过时，其传播速度将发生变化。
当超声波沿一定角度入射流体中时，其传播速度的改变量将与流体速度成正比。
超声波流量计通常采用时差测量方式进行测量。
即通过超声波在被测流体中传播的时间差来计算流体速度。
通常使用两个或多个超声波探头，其中一个探头发出超声波，被测流体中的另一个探头接收超声波的反射信号，两个探头之间的时间差就是流体速度的测量值，进而可以确定流量值。
1、水处理行业超声波流量计广泛应用于水处理行业，用于测量工业水用量、废水排放量、流量控制等。
在水处理过程中，精确测量水的流量对于实现稳定的水处理有着至关重要的作用，超声波流量计以其非接触式、高精度等特点成为了水处理行业中首选的流量计。
2、石油和化学行业超声波流量计在油气开采及化学加工领域中的应用越来越广泛。
它可以用来测量原油、石油产品、液化气、化学液体等的流量。
在化学工业中，超声波流量计则被用于测量反应器中的流量，以控制反应条件。
3、食品及制药行业超声波流量计在食品及制药行业中也有广泛应用。
在食品加工过程中，超声波流量计可以用于测量牛奶、汁、饮料、啤酒等液体的流量，以确保食品加工的质量；在制药行业中，超声波流量计可以被用来测量制药过程中的流量，以确保药品的品质和稳定性。
4、供水及暖通行业超声波流量计也可以用于测量冷热水的流量，在供水及暖通行业中应用广泛。
在室内水、燃气等流体计量方面，超声波流量计在多个领域都有广泛的应用。
超声波流量计工作原理.doc
超声流量计工作原理超声波在流体中传播时，受到流体速度的影响而载有流速信息，通过检测接收到的超声波信号可以测知流体流速，从而求得流体流量。
超声波测量流量的作用原理用的最多的有传播速度法、多普勒法，这些方法各有特点，在工业应用中以传播速度法最普遍。
1、传播速度法的测量原理超声波在流体中的传播速度与流体流速有关。
传播速度差法利用超声波在流体中顺流与逆流传播的速度变化来测量流体流速并进而求得流过管道的流量。
其测量原理如图1所示，根据具体测量参数的不同，又可分为时差法、相差法和频差法。
① 时差法时差法就是测量超声波脉冲顺流和逆流时传播的时间差。
图1 超声测速原理如图1所示，在管道上、下游相距L 处分别安装两对超声波发射器（1T 、2T ）和接收器（1R 、2R ）。
设声波在静止流体中的传播速度为c ，流体的流速为u ，则声波沿顺流和逆流的传播速度将不同。
当1T 按顺流方向、2T 按逆流方向发射超声波时，超声波到达接收器1R 和2R 所需要的时间1t 和2t 与流速之间的关系为 （1-1） 由于流体的流速相对声速而言很小，即c 远远大于u ，可忽略，因此时差而流体流速（1-2）当声速c 为常数时，流体流速和时差t ∆成正比，测得时差即可求出流速，进而求得流量。
但是，时差t ∆非常小，在工业计量中，若流速测量要达到1%精度，则时差测量要达到0.01/s μ的精度。
这样不仅对测量电路要求高，而且限制了流速测量的下限。
因此，为了提高测量精度，早期采用了检测灵敏度高的相位差法。
② 相差法相位差法是把上述时间差转换为超声波传播的相位差来测量。
设超声换能器向流体连续发射形式为10()sin()s t A ωϕ=+的超声波脉冲，式中ω为超声波的角频率。
按顺流和逆流方向发射时收到的信号相位分别为和。
则在顺流和逆流接收的信号之间有相位差式中，f 为超声波振荡频率。
由此可见，相位差ϕ∆比时差t ∆大2f π倍，且在一定范围内，f 越大放大倍数越大，因此相位差ϕ∆要比时差t ∆容易测量。
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❖ （4）流量计算机操作面板无流量数据显示 ❖ 原因：1. 现场到流量计算机通讯中断 ❖ 2. 流量计算机到现场供电故障 ❖ 3. UPS到流量计算机供电中断 ❖ 4. 现场流量计换能器故障 ❖ 解决方案：1. 检查流量计算机应的信号输入并恢复
通讯
❖ 2. 检查流量计算机到现场的温变、压变、流量计的 24V电压输入是否中断并恢复
❖ （2）运行中的故障，在流量计运行一段时间后，如果出现 故障，可下：
❖ 无显示 ❖ 原因： ❖ 1．电源保险丝熔断 ❖ 2．无电源 ❖ 解决方案： ❖ 1．更换电源保险丝 ❖ 2．检查电源线是否断路 ❖ 显示为零 ❖ 原因： ❖ 1．管道阀门没有开启 ❖ 2．换能器的连接电缆线断路 ❖ 解决方案： ❖ 1．开启管道阀门 ❖ 2．重新连接电缆线
❖ 解决方案：
❖ 1．清除换能器表面污垢 ❖ 2．按说明书要求安装位置尽量远离干扰源 ❖ 3．缓慢开启管道阀门 ❖ 流量显示稳定，但偏离实际值
❖ 原因：1．压力信号线连接错误及短路或开路 ❖ 2．温度信号线连接错误及短路或开路 ❖ 3．换能器表面结垢 ❖ 解决方案：1．检查压力信号线或重新连接。 ❖ 2．检查温度信号线或重新连接 ❖ 3．清除换能器表面污垢
❖ 显示无规则波动 ❖ 原因： ❖ 1．换能器连接电缆线接触不良 ❖ 2．导线屏蔽层脱落 ❖ 3．换能器表面结垢 ❖ 解决方案： ❖ 1．更换电缆线 ❖ 2．按正确方法连接电缆线屏蔽层 ❖ 3．清除换能器表面污垢 ❖ 压力超范围报警 ❖ 原因：压力信号线短路或开路 ❖ 解决方案：检查压力信号线或重新连接 ❖ 温度超范围报警 ❖ 原因：温度信号线短路或开路 ❖ 解决方案：检查温度信号线或重新连接
❖ （2）超声波流量计的停用 ❖ --关闭超声波流量计上游阀门，切断气源。 ❖ --关闭超声波流量计下游阀门。 ❖ --关闭流量计算机电源。
❖ 维护保养
❖ （1）巡检时注意观察外表是否完好；
❖ （2）超声波流量计运行时注意声道的效率，如果 没有达到100%，请检查声道。
❖ （3）长时间不使用超声波流量计应关闭其流量计 算机电源。
❖ （4）如果超声波流量计长时间没有运行，启动前 应仔细检查接线和各连接点有无漏气现象。
❖ 常见故障及处理
❖ （1）运行开始时的故障，新安装流量计的用户，在投入运行时可根据 显示面板的信息来判断故障，如下：
❖ 无显示
❖ 原因：1．电源保险丝熔断 ❖ 2．无电源 ❖ 解决方案：1．更换电源保险丝 ❖ 2．检查电源线是否断路 ❖ 显示为零
超声波流量计的工 作原理和故障判断
❖ 1、流量计设备参数
❖ 超声波流量计公称直径150规格型号CL-1-4150公称压力11Mpa，Qmin ~Qmax：45～ 1800m3/h，工作压力4-6.3Mpa。
超声波流量计工作原理图
采用超声波检测技术测定气体流量，通过测量超声波沿 气流顺向和逆向传播的声速差、压力和温度，算出气体
❖ 原因：1．换能器连接电缆线未按说明书正确连接 ❖ 2．换能器表面严重结垢 ❖ 3．管道阀门没有开启 ❖ 解决方案：1．按说明书正确连接 ❖ 2．清除换能器表面结垢 ❖ 3．开启管道阀门 ❖ 显示无规则波动
❖ 原因：1．换能器表面结垢 ❖ 2．安装现场有强电磁或其它干扰 ❖ 3．管道阀门开启速度过快
❖ 流量超范围报警 ❖ 原因： ❖ 1．换能器表面结垢 ❖ 2．换能器连接线接触不良、短路或开路 ❖ 解决方案： ❖ 1．清除换能器表面污垢 ❖ 2．检查换能器连接线或重新连接
❖ （3）接地不正确时造成的故障，安装过程中 如果接地不正确造成的故障，如下：
❖ 流量稳定但转换器输出电流摆动过大。 ❖ 原因：没有将转换器的屏蔽线与大地连接。 ❖ 解决方案：检查并重新正确接地。 ❖ 在打雷等干扰产生时流量计工作不良。 ❖ 原因：转换器没有有效地接地。 ❖ 解决方案：检查并重新正确接地。
❖ 流量计最高流量不超过流量计的上限。
❖ --操作步骤
❖ 先打开进口旁通阀，给管道缓慢充气；然后缓慢打 开进口截止阀（至少持续1分钟），避免流量计过 高差压或过高流速，压力剧烈震荡或不当的高速加 压会损坏流量计；
❖ 给管道缓慢加压，达到流量计的运行压力；
❖ 打开进口阀，关闭进口旁通阀，打开超声波流量计 下游阀门。
❖ 3. 检查UPS及空开并恢复供电 ❖ 4. 检查流量计算机到上位机相应的信号输入并恢复
通讯
❖ （5）站控系统无流量显示 ❖ 原因：流量计算机到站控机通讯中断
❖ 解决方案：检查流量计算机到上位机相应的 信号输入并恢复通讯
的流速及标准状态下气体的体积流量。
❖ （1）超声波流量计的投入 ❖ --投入前检查 ❖ 流量计投入使用前，应按相应国家标准或规程进行检定或校
准。
❖ 各种信号线、电源线连接完好。
❖ 检查所有的法兰连接处和引压接头及温度传感器的插入接头 处是否有气体泄露。
❖ 接线检查：对照厂家提供的系统接线图，检查所有接线无误。