气体超声波流量计简介
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
对于配套使用专用电缆没有长度限制，更换电缆对计 量精度没有影响。
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电子单元使用故障诊疗信息
销售并用于商业计量 1993: DANIEL企业采样自动增益控制和数字信号处理技
术改进了流量计电子单元,提升了信号保真度和流量计精度 1994: DANIEL引入防爆Mark II电子处理
丹尼尔超声波流量计发展历史
1998: DANIEL开发出可在线拆装超声波探头器并可提供 在线带压拆装工具
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几何权重因子
权重因子仅取决于探头几何分布情况!
A B C D
多通道流量计
Wa= 0.1382 Wb= 0.3618 Wc= 0.3618 Wd= 0.1382
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流速测量
流量与流体流速和截面积相关
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流量=流速*截面积
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.003
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高级超声波流量计流量方程
任意一对传感器
L t1 =
c - v(x/L)
L t2 =
c + v(x/L)
X
Flow
D
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流量方程
流量从上述方程中求出
v
=
L2 (t1-t2) 2x t1t2
c=
L (t1+t2) 2 t1t2
普通型超声波流量计流量方程
L Tup =
c - v(x/L)
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。
气体超声波流量计简介课件.
一、超声波流量计结构
主要分为三部分：流量计本体、超声换 能器、Mark II电子数据处理单元，如 图所示：
流量计本体：流量计本体是经特殊加工， 用于安装超声换能器、Mark II电子数据 处理单元及压力变送的装置。 超声换能器：超声换能器是把声能转换成 电信号和反过来把电信号转换成声能的元 件。 Mark II电子数据处理单元：由电子元件 和微处理器系统组成。它接受超声换能器 的信号，且具有处理测量信号和显示、输 出及记录测量结果等功能。
结构—三声道流量计
结构—四声道和五声道流量计
四声道流量计： Daniel 采用的是直射技 术，不确定度为0.5%左右。 五声道流量计：目前有Instromet公司推 出此产品，有三个声道采用单反射技术， 两个声道采用旋转方向相反的双反射技 术，对旋涡流的流量测量准确度较高， 不确定度为0.5%左右。
• （3）声道的设置。 单声道和多声道。
•
不论是单声道还是多声道气体超声 波流量计，其声波的发送与接收原理是 一样的。不同的是在不同声程上所测的 线速度对管道截面的流速的呈现不同。
二、超声波流量计的基本原理
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，处在上下游的超声 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。
结构—四声道流量计
结构—五声道流量计
结构—五声道流量计
外夹式流量计
气体超声波流量计原理
气体超声波流量计原理
气体超声波流量计是一种使用超声波技术来测量气体流动速度和体积流量的设备。
它通过将超声波传感器安装在流体管道中，利用超声波在气体中传播的特性来实现流量测量。
超声波流量计的原理基于多普勒效应和声速消声理论。
当超声波传感器发送一个高频信号进入流体中时，其中的气体颗粒会对超声波产生频率偏移。
这个频率偏移被称为多普勒频移，它与气体颗粒在流体中的速度成正比。
超声波流量计的传感器能够测量到这个多普勒频移，从而计算出气体的流动速度。
通过将流速与管道横截面积相乘，可以得到气体的体积流量。
为了提高测量的准确性，超声波流量计通常使用双超声波传感器布置在管道的对角位置。
一个传感器作为发送器发送超声波信号，另一个作为接收器接收反射回来的信号。
通过比较两个传感器接收到的信号，可以消除流体中的干扰，获得准确的流速和体积流量测量结果。
除了多普勒频移的测量外，超声波流量计还可以通过测量超声波在气体中传播的时间差来实现流速的测量。
这种方法被称为时间差测量法，它利用超声波在气体中传播的速度很高，可以忽略不计的特点来测量流速。
总之，气体超声波流量计利用超声波在气体中传播的特性，通过测量多普勒频移或时间差来实现气体的流速和体积流量的测
量。
它具有非侵入式、准确性高、无可动部件等优点，广泛应用于石油、化工、能源等行业的流量计量中。
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。
超声波流量计量程范围
超声波流量计量程范围
超声波流量计是一种流量测量设备，用于测量液体和气体的流速、流量以及瞬时流量。
它采用了超声波技术，无需插入式流量计，可以测量管道内的任何流体，比如水、汽油、柴油、液化气等。
超声波流量计的量程一般有两种：标准量程和扩展量程。
标准量程的流速范围从0.2m/s至25m/s，流量范围从0.1m3/h至5000m3/h，可以满足大部分常见的应用场合。
扩展量程的流速范围从0.1m/s至100m/s，流量范围从0.1m3/h至10000m3/h，可以满足更高要求的应用场合。
超声波流量计的量程范围可以根据客户的需要而定，也可以根据具体应用场合选择合适的量程范围。
例如，在工业应用中，需要测量的流量范围可以比较大，这时候可以使用扩展量程的超声波流量计；如果是家庭用户消费的流量范围，则可以采用标准量程的超声波流量计。
超声波流量计的量程范围还可以根据环境温度来确定。
当环境温度较低时，可以采用低量程范围；当环境温度较高时，可以采用高量程范围。
超声波流量计的量程范围是非常丰富的，可以根据客户的需求和应用场合，以及环境温度来确定合适的量程范围。
它可以满足不同的
应用需求，是一种非常有效的流量测量设备。
气体超声波流量计介绍
FLUXUS ® ADM G 系列夹装式气体超声波流量计， 典型应用于天然气管线测量。
夹装式探头直接安装在工艺管道上，而不是插进管道。
不直接接触介质，安装简便快速，无需中断工艺介质，并且无压损。
G 系列流量计是精确计量高压气体的理想解决方案， 与传统地测量方式相比，尤其是大口径测量时，大大降低了成本。
同时，仪表的量程比很宽，可以测到很低的流量。
根据ISO12213-1标准，仪表内置有流量计算机，通过温压补偿，完成标况流量的转换。
K 探头采用500KHz 激励频率，特别适合测量气体及高声耗的液体。
夹装测量的可行性则取决于声耗水平和气体密度。
IOX[XV ®#DGP#:73:#J ҌN Ydulril{
FLUXUS ® ADM 应用理论上，G 系列可以测量各种气体。
用于金属管道时，有最低压力要求。
具体请洽Flexim 的工程师。
ǝǢ天然气管线ǝǢ气体储存ǝǢ气体供给ǝǢ石化工业ǝǢ合成气ǝǢ塑料生产过程特点ǝǢ宽量程比ǝǢ耐脏，耐湿，耐磨损ǝǢ易安装，低成本ǝǢ无压损，无泄漏ǝǢ可在现有管道上直接安装ǝǢ大口径及高压测量，经济实用ǝǢ可选防爆型探头K4N 如有改变,恕不另行通知。
GSGASV1-ICN-0609。
超声波流量计的典型流速
超声波流量计的典型流速1. 超声波流量计简介超声波流量计是一种测量液体或气体流量的广泛应用的非接触式流量计。
它采用超声波技术，通过测量被测介质内超声波传播的速度和方向，计算出液体或气体的流量。
超声波流量计具有精度高、稳定性好、不易受介质污染等优点，广泛应用于石化、化工、水处理、食品、医药等领域，成为现代工业生产自动化和精细化管理不可或缺的测量仪表。
2. 超声波流量计的典型流速超声波流量计可以测量多种介质的流量，如水、污水、石油、天然气等，对于不同的介质和使用场合，其典型流速也有所不同。
一般来说，超声波流量计适用于中小流量的测量，其典型流速一般在0.5-15米/秒之间。
其中，水的典型流速为0.5-10米/秒，石油和天然气的典型流速则较高，一般在10-15米/秒左右。
需要注意的是，超声波流量计的使用范围和精度与其测量介质的性质、温度、压力等条件有关，因此在选型和使用时需要结合实际情况进行选择和调整。
3. 超声波流量计的优势和不足超声波流量计相比其它类型的流量计，具有以下优势：1. 非接触式测量，不会对被测介质产生影响，不易受介质污染。
2. 测量稳定性好，精度高，测量误差小。
3. 适用于多种介质的测量，具有广泛应用前景。
但是，超声波流量计也存在一些不足之处，如：1. 测量范围一般较窄，不适用于大流量的测量。
2. 需要一定的信号处理能力和计算能力，成本较高。
3. 对于某些介质，如泥浆、高浓度的悬浮液等，测量精度较低。
总之，超声波流量计是一种广泛应用的流量测量仪表，具有较高的精度和稳定性，对于中小流量的测量有着良好的适用性。
随着科技的不断发展，超声波流量计的应用前景也将越来越广阔。
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信噪比（Signal-to-Noise Ration, SNR） 信噪比是接受到的信号和背景噪声的数值比率，具体公式 如下：
如果噪音成为问题则可以通过信噪比进行判断噪音的来源。 通常情况下流量计正常工作时具有较高的信噪比，低信噪比 意味着可能存在控制阀噪声，也有可能是超声波探头脏污需 要清洗等情况。
故障后某一探头或者几个探头的数据均不 正常
故障后该探头的数据不正常
流量突变要注意 压变，温变
超声波标准诊断参数
声道流速、平均流速、流速比率
声速 平均增益 信号质量 信噪比
声道流速、平均流速、流速比率
声道流速(Flow Velocity)是指一对探头间的平均流速； 平均流速是指各个声道所测得的气体流速的加权平均 值；流速比率（Velocity Ratio）是指每个声道的流 速除以流量计的平均流速。
信号质量（Signal Quality, Performance）
在低流速下，信号质量应基本是100%，而在接近所允许 的最大流速时，小于100%的信号质量是可能发生的，但 如果仪表内的流量仅达到最高流量的50%时信号质量未达 到100%时，应对仪表进行检查，另外小于100%的信号质 量并不意味着仪表精度的降低。
• 发送、接收超声波脉冲信号 探头
• 电信号
脉冲信号
• 与探头通讯，信号放大、数字化处理，发送 数据采 到CPU板
集板
CPU主 • 通过时差计算声速、流速 板
• 现场电源、信号线接口 连线板
• 根据流量计、压变、温变、色谱分析仪数据进 流量计 行计算
算机
超声波探头
探头的特点
1，高频率，低功耗，低电压工作，高效，安全 2，灵敏度高 3，可以在线带压更换，更换电缆不影响工作及精度 4，适用广泛 5， 结构紧凑，插入表体浅，不易受污垢影响，寿命长
结构—四声道流量计
计量特性
工作原理简单； 测量准确度高，量程比大，一般都是1：20，可达到1：100； 适应性强，上游直管段最好25~30D ，下游直管段最好10D
(加流动调节器，上游最短10D ，下游5D ，加上表体约20D)；
无可动部件，可直接进行清管作业； 受压力变化影响较小； 为高科技产品，各厂家的产品都有其独特的专利技术，一次
流
量
放大板
计
本
体
标况的参比条件是101.325Kpa,200C
超声传感器（ultrasonic transducer） 气体超声流量计采用既能发射又能接收超声波脉冲（频率大于 20000Hz的声波）的超声传感器作为检测元件。如上图所示，这 种传感器成对地安装在管壁上。一个传感器所发射的超声波脉冲 穿过管道，在管道内壁发生反射后，会被另一个传感器所接收。 每一个传感器即能发射也能接受超声波脉冲。
声速（Speed of Sound）
四个声道的声速应该基本上都是相等的，如果出现某个声 道声速偏差较大则该对探头可能存在问题。
平均增益（Gain）
增益指为了使接受信号达到需要的振幅强度，需要对其增强 多少。如果信号的强度衰减，则其增益增加。不同的流体条 件对流量计的增益有很大的影响；相同流态下，大口径的流 量计由于其声道较长，故其增益会比小口径的要大。
应用场合
普通气体超声波流量计 非贸易交接的场合 比对 储气罐的测量 海洋天然气的计量 原料天然气的测量
超声波CPU板
接线插口
超声波数据采集板（放大板）
超声波连线板
接线
接口 J2 J7 J8
J4
功能 电源线24V 485信号线 网线
现场标定
作用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ提供电源
连接流量计算 机、上传数据 连接机柜网络 交换机、外界 访问CPU板 测试脉冲
常见故障 CPU板 数据采集板
探头
故障后流量计不能工作，与流量计算机通 信中断
工作原理
超声波流量计时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，这两种超声波脉冲传播的时间差越 大，则流量也越大的原理。
原理示意图
传输时间 .007
=.003
. 传输时间 004
结构
流量计本体 超声波探头 CPU板（主板） 数据采集板（放大板） 超声波连线板
SPU指信号处理单元， 每个传感器通过铠装 同轴电缆与SPU连接。 它是安装在防爆密封 箱内的电路板，信号 处理单元安装在测量 管段上。
信号处理单元（signal processing unit或SPU） 四声道的Q.Sonic超声流量计的信号处理单元（SPU）都 装在一个隔爆并全天候的密封箱中，信号处理单元是实现 控制超声传感器工作、AGC自动增益的调节、处理超声传 感器接受的信号、判断信号有效性、计算工况体积流量、 与流量计算机通讯等功能的电子单元。
性投资高；
多声道，尤其是四声道和五声道流量计能适用多种流态；
计量特性
声速,温度,气体运行状况的测量是相对独立的 特别适用于高压气体,一般最低工作压力为4～5 bar 常见流量计的直径, 150mm - 600mm (6”-36”) 最高压力可达ANSI #2500(约42MPa)
1、简述流量计算机的功能。 （1）计算功能：采集现场信号以计算想得到的参数；（2） 显示功能：显示需要的各种参数；（3）控制功能：可控制 阀门等设备；（4）报警功能；（5）数据传输功能：可向各 类终端设备以数字，模拟或脉冲信号形式传送数据；
2、超声波流量计的维护内容。 （1）长时间不使用超声波流量计应关闭其流量计算机电源。 （2）如果超声波流量计长时没有运行，启动前应仔细检查 接线和各连接点有无漏气现象。（3）应定期检查信号处理 单元、声道有无故障、零流量测量是否准确、超声换能器表 面是否有沉积物、每个声道的增益（AGC）、信号质量与噪 音、查看流量、声速、平均流量、工况流量。
结构—三声道流量计
Instromet采用的 是一个单反射 和两个双反射 技术， Controlotron采用 单反射技术， 不确定度为
0.7 ~1.0% 。
结构—三声道流量计
结构—四声道和五声道流量计
四声道流量计： Daniel 采用的是直射技术，不 确定度为0.5%左右。
五声道流量计：目前只有Instromet公司推出此 产品，有三个声道采用单反射技术，两个声道 采用旋转方向相反的双反射技术，对旋涡流的 流量测量准确度较高，不确定度为0.5%左右。