超声波流量计系统知识介绍
气体超声波流量计介绍
气体超声波流量计介绍气体超声波流量计是一种利用超声波传感器测量气体流量的仪器。
它基于声速在流体中传播的原理，通过测量超声波在气体中传播的时间差，计算出气体的流速和体积流量。
气体超声波流量计广泛应用于石油化工、冶金、能源、环保等行业中的气体流量测量。
首先，发射端发射一束超声波脉冲信号，这个信号会经过气体中的传播路径，到达接收端。
传播路径可以是垂直于气体流动方向的路径，也可以是与气体流动方向平行的路径。
通常情况下，超声波脉冲信号会沿着一个或多个固定角度发射，以确保波束能够穿过气体流动区域。
接下来，超声波在气体中传播时会受到气体流速的影响。
当气体流速较慢时，超声波传播的时间较短；当气体流速较快时，超声波传播的时间较长。
这是因为超声波的传播速度在气体中是一个常数，而超声波脉冲信号在传播过程中受到气体流速的影响而产生时间差。
通过测量超声波传播的时间差，可以计算出气体的流速。
最后，接收端接收到超声波信号后，将信号转换成电信号，并通过计算器对信号进行处理。
计算器会根据超声波传播的时间差和传感器与气体流动方向之间的夹角，计算出气体的体积流量。
一些高级气体超声波流量计还可以测量气体的温度和压力，以便更精确地计算气体的质量流量。
在气体超声波流量计的设计中，有几个关键的因素需要考虑。
传感器的位置和角度是非常重要的，因为它们直接影响到超声波信号的传播路径和接收效果。
此外，气体流速的范围和压力温度的变化也需要考虑在内。
正常情况下，气体流速的范围应在传感器的可测量范围内，并且传感器应能适应不同温度和压力条件下的工作环境。
气体超声波流量计具有许多优点。
首先，它具有非侵入性测量，不会对流体产生任何压降和泄漏风险。
其次，它的测量精确度高，可以达到±1%的精确度。
此外，气体超声波流量计的响应时间快，可以实时监测流量变化。
最后，它的维护成本低，使用寿命长，在良好的工作环境下可以保持准确的测量性能。
然而，气体超声波流量计也存在一些限制。
超声波流量计方案
超声波流量计方案引言超声波流量计是一种常用的流量测量设备，它利用超声波技术来测量液体、气体以及蒸汽等流体的流量。
本文将介绍超声波流量计的工作原理、应用场景以及选型时的一些建议。
工作原理超声波流量计利用超声波在介质中的传播速度与介质流速之间的关系来测量流量。
它通过发射一束超声波，并利用接收器接收超声波的反射信号来计算流速。
超声波在介质中的传播速度受到介质密度、温度和流速的影响。
通常情况下，流体的密度和温度变化较小，因此主要通过测量超声波传播时间来计算流速。
超声波流量计通常包括一个发射器和一个或多个接收器。
发射器和接收器之间的距离确定了测量路径。
当超声波经过流体时，它的传播速度会受到流体流速的影响。
接收器接收到反射的超声波信号，并将其传递给测量设备。
通过测量超声波的传播时间和路径长度，可以计算出流体的流速。
应用场景超声波流量计在许多领域都有广泛的应用，特别是在工业自动化领域中。
以下是一些常见的应用场景：1.液体流量测量：超声波流量计可用于测量液体流量，例如供水管道、化工流程、石油和天然气管道等。
2.气体流量测量：超声波流量计也可用于测量气体流量，例如空调系统、天然气和石油气流动等。
3.蒸汽流量测量：超声波流量计在蒸汽系统中也有广泛的应用，可用于测量蒸汽的流量和质量。
由于超声波流量计具有非接触式、无压力损失、广泛测量范围和高精度等优点，因此被广泛应用于液体、气体和蒸汽的流量测量。
选型建议在选择超声波流量计时，需要考虑以下因素：1.测量介质：不同的超声波流量计适用于不同的介质，例如液体、气体或蒸汽。
确保选购的超声波流量计适用于要测量的介质。
2.测量范围：不同的超声波流量计有不同的测量范围。
根据实际需求选择合适的测量范围。
3.精度要求：超声波流量计的精度常常是选择的关键因素。
根据应用需求选择适当的精度。
4.环境条件：考虑超声波流量计将使用的环境条件，例如温度、压力和湿度。
选择适应环境条件的超声波流量计。
5.信号输出：超声波流量计的信号输出方式也是一个重要的考虑因素。
超声波时差法流量计原理
超声波时差法流量计原理一、前言超声波时差法流量计是一种常用的流量计，其工作原理是利用超声波在流体中传播速度与流体速度有关的特性，通过测量两个超声波传输路径之间的时间差来计算流量。
本文将详细介绍超声波时差法流量计的原理。
二、超声波传播速度超声波是指频率高于20kHz的机械振动波，其在空气中的传播速度为340m/s，而在液体和固体中的传播速度则与介质密度、弹性模量和粘滞系数等因素有关。
由于液体和固体中分子之间的距离比空气中小得多，因此其传播速度也相应较高。
例如，在水中，超声波的传播速度约为1500m/s。
三、时差法测量原理时差法测量原理是利用两个超声波探头分别向上游和下游方向发射超声波，并在对侧接收反射回来的信号。
由于上下游方向有一定的流动速度差异，因此反射回来的信号到达探头所需时间也不同。
根据这两个时间差可以计算出流体通过管道的体积流量。
四、探头设计超声波时差法流量计的探头通常由两个发射器和两个接收器组成。
发射器向上游和下游方向分别发射超声波，接收器则接收反射回来的信号。
为了保证测量精度，探头需要满足以下要求：1. 发射和接收角度应合适，一般为45度或60度。
2. 发射和接收距离应合适，一般为管道直径的1-2倍。
3. 接收灵敏度应高于发射灵敏度。
五、测量误差超声波时差法流量计的测量误差与许多因素有关，例如管道直径、流速、液体温度、压力和粘稠度等。
其中最主要的影响因素是液体中气泡和杂质。
气泡会散射超声波并产生回声信号，而杂质也会对超声波传播产生影响。
因此，在使用过程中需要注意避免气泡和杂质进入管道内部。
六、总结超声波时差法流量计是一种准确可靠的流量计，其原理基于超声波在流体中传播速度与流体速度有关的特性。
探头设计和测量误差是影响测量精度的重要因素，需要注意避免气泡和杂质进入管道内部。
时差法超声波流量计原理
时差法超声波流量计原理一、引言时差法超声波流量计是一种常用的非接触式流量计，它利用超声波的传播速度和反射原理来测量流体的流速和体积流量。
该技术在石油、化工、冶金、电力等行业中得到广泛应用，本文将详细介绍时差法超声波流量计的原理。
二、超声波传播原理超声波是指频率大于20kHz的高频声波，其传播方式与普通声音不同。
普通声音是通过空气分子振动相互传递的，而超声波则是通过物质内部介质中分子振动相互传递。
当超声波遇到介质边界时，会发生反射和折射现象。
三、时差法原理1.单向测量在单向测量中，发射器向下游方向发射超声波信号，经过液体后被接收器接收到。
此时液体处于静止状态，信号从发射到接收所需时间为T1。
当液体开始流动时，信号在液体中传播所需时间变为T2。
由于液体的流速可以通过T1和T2之间的时间差来计算出来，因此时差法超声波流量计可以用来测量单向流动的液体的流速和体积流量。
2.双向测量在双向测量中，发射器和接收器分别位于管道两端，发射器向上游方向发射超声波信号，经过液体后被接收器接收到。
同时，发射器也会向下游方向发射超声波信号，经过液体后被另一个接收器接收到。
此时液体处于静止状态，信号从发射到接收所需时间为T1。
当液体开始流动时，由于上下游方向的超声波传播速度不同，信号在液体中传播所需时间变为T2和T3。
由于T2和T3之间的时间差可以用来计算出液体的平均流速和体积流量。
四、应用场景1.石油行业：时差法超声波流量计可以用来测量石油、天然气等介质的流速和体积流量。
2.化工行业：时差法超声波流量计可以用来测量各种化工介质的流速和体积流量。
3.冶金行业：时差法超声波流量计可以用来测量冶金行业中的各种液态金属的流速和体积流量。
4.电力行业：时差法超声波流量计可以用来测量各种液态介质在电力输送管道中的流速和体积流量。
五、总结时差法超声波流量计是一种常用的非接触式流量计，它利用超声波的传播速度和反射原理来测量液体的流速和体积流量。
超声波流量计
输出等。
u 优缺点
1、主要优点
• 工作原理简单； • 重复性好，测量精度高，线性好； • 量程比大，一般为1:20，甚至更高； • 不受气体压力、温度或气体组分变化的影响； • 测量管径大，最大测量管径可达10m； • 无可动部件，无压力损失，坚固耐用。
n
S V avg
=
W V n=1
nn
式中：Vavg-轴向平均流速； Vn-每个声道测得的气体流速； Wn-权重因子，取决于探头的分布情况。
流量=流速*截面积
四、超声波流量计工作条件
根据GB/T 18604-2001《用气体超声流量计测量天然气流 量》，流量计的工作条件为： 1、天然气气质
流量计所测量的天然气组分应在GB17820和GB/T17747所 规定的范围内，天然气真实相对密度为0.55-0.80。 如出现下列任一情况，应向制造厂商提出相应的专门要求： • CO2含量超过10%； • 在接近天然气混合物临界密度的条件下工作； • 总含硫量超过460mg/m3，包括硫醇、H2S和元素硫。
3、紧邻流量计的上下游需安装一定长度的直管段，或在上游 直管段规定位置安装流动调整器。上游最短直管段长度为 10DN，下游最短直管段长度为5DN；双向流动时，上、下游 上下游直管段均应≥10DN。
图 4 超声波流量计安装示意图
4、上下游直管段内径与流量计内径之差小于流量计内径的1%， 其绝对值应小于5mm。不得在连接部分出现台阶及突入的垫 片等扰动气流的障碍。 5、与流量计匹配的直管段，其内壁应无锈蚀及其他机械损伤。 在组装之前，应去除流量计及其连接管内的防锈油或沙石灰尘 等附着物，使用中也应随时保持介质流通通道的干净、光滑。 6、流量计的安装应尽可能避开振动环境，尤其是可引起信号 处理单元、超声换能器等部件发生共振的环境。 7、吹扫计量管路时，应将流量计拆除，以直通短管代替。
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用来测量液体或气体的流量的仪器。
它利用超声波的传播速度与
流体流动速度的关系来测量流量，因此也被称为“声速流量计”。
超声波流量计的原理是通过将超声波传输到流体中，然后测量超声波在流体中传播的
时间差来计算流速。
在超声波流量计中通常使用两种超声波的传输方式：一种是由传感器
发送一个超声脉冲，并测量超声波从发射到接收的时间差，另一种是通过测量超声波在流
体中传播时的传播速度来计算流速。
超声波流量计的应用非常广泛。
它可以测量液体或气体的流量，包括水、天然气、石油、化学药品等。
在工业领域，超声波流量计可以用于监测流体在管道中的流量，例如在
石油和化工工艺中用于监测原料、产品和废液的流量。
超声波流量计也广泛应用于水处理、供暖、空调、能源监测和自动化控制等领域。
超声波流量计有许多优点。
它的测量范围广，可以适用于多种流体和管道尺寸。
它不
会改变流体的温度、压力和化学性质，对被测流体没有影响。
超声波流量计具有精确测量、稳定可靠、响应迅速和易于安装和使用等优点。
超声波流量计也有一些局限性。
它对流体的性质有一定的要求，例如需要液体或气体
中含有至少5%的可溶性固体或不溶性固体。
长时间使用会导致传感器的磨损，降低测量精度。
超声波流量计的价格相对较高，不适合小型工程和个体用户。
超声波流量计是一种广泛应用于工业和科学领域的流量测量仪器。
它具有精确测量、
稳定可靠、响应迅速和易于安装和使用等优点，但也需要注意一些局限性，如对流体性质
的要求和价格较高等。
气体超声波流量计的相关技术参数
气体超声波流量计的相关技术参数
气体超声波流量计是一种测量气体流量的设备，它采用超声波传感器对流体流速进行测量。
本文将对气体超声波流量计的相关技术参数进行介绍。
流量范围
气体超声波流量计的流量范围通常从1m/s至100m/s，最大流量可以达到2500m3/h。
温度范围
气体超声波流量计的温度范围一般为-30°C至+200°C，但不同型号的气体超声波流量计的温度范围也有所区别。
压力范围
气体超声波流量计的压力范围一般为0.6MPa至10MPa，但不同型号的气体超声波流量计的压力范围也有所区别。
精度
气体超声波流量计的精度通常为0.5%~1%。
漏率
气体超声波流量计的漏率一般小于0.1%。
重复性
气体超声波流量计的重复性一般为0.2%。
响应时间
气体超声波流量计的响应时间一般小于0.5s。
输出信号
气体超声波流量计的输出信号可以是模拟信号（420mA
10V）或数字信号
或0
（RS485或HART）。
功耗
气体超声波流量计的功耗通常为1~5W。
在线检测和诊断
气体超声波流量计通常具有在线检测和诊断功能，可以通过检测传感器状态、电路状态等信息来实现问题的快速诊断。
适用性
气体超声波流量计适用于压力、温度、粘度和密度变化较大的气体流量测量。
结论
气体超声波流量计是一种精度高、重复性好、响应速度快、功耗低的气体流量测量设备。
其适用范围广泛，可用于许多不同类型的气体流量测量。
超声波流量计
• 金属构件、混凝土制品、塑料制品、陶瓷制品的探 伤及厚度检测； • 浓度、硬度、温度检测等； • 作为开关、用于测量距离等。 • 流量、液位、料位检测。
超声波流量计
• 超声波流量计是通过检测流体流动对超声束 (或超声脉冲) 的作用以测量流量的仪表。 • 根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法 (时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、 互相关法、空间滤法及噪声法等。
速度差的测量方法
• 速度 C u 为两个分速度向量和， 为了使问题简化，认为顺流 时Cu=C+ucos θ ，逆流时
C
u
=C-ucos
θ
，
二者之速度差为2 ucos θ ， 由 于 cos θ 值是已知的， 因此可得流体的速 度u 。
时间差法测量方法
• 由于速度非 • 常大，根据 速度、时间、• 距离三者之 • 间的关系， 若距离已知，• 测出时间， 就可以知道 • 速度。因此 速度差的测 量可以改为 • 测量时间。 即时间差法。
压式流量计(变压降式流量计)
• 差压式流量计由一次装置和二次装置组成．一次装置称流量测量元件， 它安装在被测流体的管道中，产生与流量(流速)成比例的压力差，供 二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生 的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示．差压流量计的一次 装置常为节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)。二次装置为 各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表．差压计的差 压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系，故流量显 示仪表都配有开平方装置，以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流 量积算装置，以显示累积流量，以便经济核算。这种利用差压测量流 量的方法历史悠久，比较成熟，世界各国一般都用在比较重要的场合， 约占各种流量测量方式的70％。发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流 量测量都采用这种表计。
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二、超声波流量计量系统
优点：
二、超声波流量计量系统
优点：
二、超声波流量计量系统
优点：
二、超声波流量计量系统
优点：
二、超声波流量计量系统
优点：
目录
• 一、超声波流量计的基本知识 • 二、超声波流量计计量系统 • 三、超声波流量计工作原理 • 四、超声波流量计结构及组成 • 五、超声波流量计安装与维护
二、超声波流量计量系统
超声波流量计量系统简介
二、超声波流量计量系统
1 、超声波计量系统的任务 准确测量经过在气体输送管道中安装的超声波流量计的天然气量
2 、天然气的特性 可压缩性，根据天然气所受压力、温度和天然气组成的不同，其可压缩的程 度也不同
3 、怎样衡量天然气的量 A ，体积计量：将经过超声波流量计的、在实际输送状况下的天然量转换为 某一指定状态（标准状态）下的天然气量 B ，能量计量：将经过超声波流量计的、在实际输送状况下的天然量转换为 该气量燃烧后可以发出的热量
三、超声波流量计测量原理
三、超声波流量计测量原理
三、超声波流量计测量原理
三、超声波流量计测量原理
三、超声波流量计测量原理
三、超声波流量计测量原理
三、超声波流量计测量原理
三、超声波流量计测量原理
三、超声波流量计测量原理
四通道流量计
流量计算的步骤
测量每个通道的声波传输时间 计算每个通道的速度 计算平均速度 流速乘以截面积
间也是可以相互转化的
一、超声波流量计基本知识
流量计分类：
容积式流量计
差压式流量计 浮子流量计
涡轮流量计
一、超声波流量计基本知识
流量计分类：
电磁流量计 质量流量计 涡街流量计 超声波流量计
一、超声波流量计基本知识
超Hale Waihona Puke 波流量计分类：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
Ultrasonic Meter
XX XX-X-XXXX
目录
• 一、超声波流量计的基本知识 • 二、超声波流量计计量系统 • 三、超声波流量计工作原理 • 四、超声波流量计结构及组成 • 五、超声波流量计安装与维护
一、超声波流量计基本知识
声波：
是声音的传播形式。声波是一种 机械波，由物体（声源）振动产 生，声波传播的空间就称为声场。
目录
• 一、超声波流量计的基本知识 • 二、超声波流量计计量系统 • 三、超声波流量计工作原理 • 四、超声波流量计结构及组成 • 五、超声波流量计安装与维护
Mark II 电子在英国开始
2005: DANIEL 将 Mark II 升级为升级为MarkIII 电子处理装
置
二、超声波流量计量系统
1998: DANIEL 开发出可在线拆装的超声波探头器并可提供在线带 压拆装工具 2000: 中油西南分公司采用 7 台 DANIEL 高级超声波流量计用于贸 易计量，向重庆和四川的大型天然气用户供气。 2001 ：大庆油田天然气公司采用流量计用于储气库和内部管线计量。 7 台DANIEL中级超声波用于储气库和内部管线计量
1986: 英国煤气公司授权一步开发该类型流量计的工业领域
的应用Daniel 公司作为唯一的开发商,进
1989: 第一台模拟电路超声波流量计顺利出厂销售并用于商
业计量
1993: DANIEL 公司采样自动增益控制和数字信号处理技术
改善了流量计的电子单元,提高了信号的保真度和流量计的精
度
1994: DANIEL 引入防爆的
一、超声波流量计基本知识
流量计：
指示被测流量和（或）在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说 就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表，工程上常用单位
m3/h，它可分为瞬时流量（Flow Rate）和累计流量（Total Flow）， 瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量，流过的物质可 以是气体、液体、固体；累计流量即为在某一段时间间隔内（一天、一 周、一月、一年）流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬 时流量对时间积分亦可求得累计流量，所以瞬时流量计和累计流量计之
一、超声波流量计基本知识
一、超声波流量计基本知识
一、超声波流量计基本知识
一、超声波流量计基本知识
目录
• 一、超声波流量计的基本知识 • 二、超声波流量计计量系统 • 三、超声波流量计工作原理 • 四、超声波流量计结构及组成 • 五、超声波流量计安装与维护
二、超声波流量计量系统
八十年代初期计, 英国煤气公司开始研发四通道的超声波流量
三、超声波流量计测量原理
气体超声波流量计是利用超声脉冲在气流中传播的 速度与气流的速度有对应的关系，即顺流时的超声脉 冲传播速度比逆流时传播的速度要快，这两种超声脉 冲传播的时间差越大，则流量也越大的原理。在实际 工作过程中，处在上下游的换能器将同时发射超声波 脉冲，显然一个是逆流传播，一个是顺流传播。气流 的作用将使两束脉冲以不同的传播时间到达接收换能 器。由于两束脉冲传播的实际路程相同，传输时间的 不同直接反映了气体流速的大小。
在气体和液体介质中传播时是 一种纵波，但在固体介质中传 播时可能混有横波。人耳可以 听到的声波的频率一般在20赫 兹至20000赫兹之间 。
一、超声波流量计基本知识
超声波:
是指振动频率大于20KHz以上的,其每秒的振动次数（频率 ）甚高，超出了人耳听觉的上限（20000Hz），人们将这种听 不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的，它 们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介 质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率 高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和 方向性.
一、超声波流量计基本知识
二、超声波流量计量系统
1 、工况流量测量仪表（如气体超声波流量计） 用于测量在管道中实际输送状态下的天然气流量
2 、温度、压力测量仪表（如温度、压力变送器） 用于测量管道实际输送气体的状态
3 、天然气组成分析仪表（如气相色谱分析仪） 分析管道中输送的天然气成份，用于计算天然气的可压缩程度或天然 气的可发热程度