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。
气体超声波流量计的性能特点
气体超声波流量计的性能特点
气体超声波流量计是利用超声波在流体中传播时所载流体的流速信息来测量流体流量的仪表，在石油和天然气领域得到广泛应用，特别是时差法气体超声波流量计已成为天然气测量、贸易交接计量、液态烃测量的首选仪表。
1、主要特点
（1）适用于各种管径的流量测量，特别适合于大口径管道、大流量测量，可用于煤气、天然气等气体介质计量，可测量高粘度的介质流量。
（2）测量范围宽。
（3）无机械传动部件，压力损失小。
（4）可实现双向流量测量。
（5）可测量导电、非导电、有毒、腐蚀性、放射性等的介质流量。
（6）换能器可安装在管道外部，不与介质接触，不需要开孔，维修方便。
2、主要性能指标
（1）口径DN15~6000mm。
（2）准确度：单声道±1.0%~2.0%（读数值），双声道±1.0%（读数值）。
（3）测量范围：200:1~400:1。
（4）流速范围：0.01~25m/s。
（5）重复性：±0.1%~0.3%（读数值）。
（6）介质温度：-40℃~200℃。
（7）压力等级：PN10~200MPa。
（8）输出信号：4~20mA+HART、脉冲、频率。
（9）防护等级：IP65、IP66、IP67。
（10）环境温度：-40℃~60℃；相对湿度5%~ 90%。
测量低精度、非关键性流体，采用管道夹持式超声波流量计。
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。
ic卡气体超声波流量计原理
ic卡气体超声波流量计原理一、引言在工业生产和燃气供应过程中，准确测量气体流量非常重要。
ic卡气体超声波流量计是一种常用的气体流量测量仪器。
本文将深入探讨ic卡气体超声波流量计的原理及其工作过程。
二、ic卡气体超声波流量计的概述ic卡气体超声波流量计是一种基于超声波传感技术的流量测量设备，可以准确测量气体的流速和流量。
它主要由传感器、放大器、计算单元及ic卡等组成。
通过ic卡，可以实现流量计的校准、数据记录和远程监控等功能。
三、超声波传感器原理超声波传感器是ic卡气体超声波流量计中的关键组件。
它利用超声波在流体中传播的特性来测量气体的流速。
当超声波经过气体流动时，其传播速度会因流速的变化而发生变化。
超声波传感器通过检测超声波的传播时间来得到流速信息，并进而计算出流量。
具体而言，超声波传感器主要包括发射器和接收器。
发射器将电信号转换成超声波信号并发射出去。
接收器则接收从气体流动中返回的超声波信号。
通过测量超声波发射和接收的时间差，可以计算出气体的流速。
四、ic卡的作用ic卡是ic卡气体超声波流量计的重要组成部分之一。
它可以记录流量计的数据、进行流量计的校准和配置，并且可以与计算机或监控系统进行数据交互。
通过ic卡，用户可以方便地读取流量计的数据，并进行相应的分析和处理。
同时，ic卡也可以用作流量计的身份识别，确保只有授权的人员才能对流量计进行操作。
五、ic卡气体超声波流量计的工作过程ic卡气体超声波流量计的工作过程分为三个主要阶段：传感器测量、数据处理和数据存储。
1.传感器测量阶段：–发射器发射超声波信号。
–接收器接收从气体流动中返回的超声波信号。
–测量超声波的传播时间差，并通过数学计算得到气体的流速。
2.数据处理阶段：–将传感器测量到的流速数据传输给计算单元。
–计算单元利用存储在内部芯片中的算法处理数据，进一步计算出流量。
3.数据存储阶段：–ic卡记录计算单元处理后的流量数据。
–ic卡可与计算机或监控系统进行数据交互，实现数据的读写和存储。
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探头的特点
可以使用以下工具在线带压拆卸并更 换超声波探头
计量特性
• 专用于贸易交接 • 高精度：精度优于 +/-0.5%,
重复性优于+/-0.2%
• 多通道可检测流体的多个剖面 • 多通道提供了必要的冗余能力，独特的声道
替补技术使流量计在某一声道故障的情况下， 仍能基本正常工作
• 精确的设计和在加工制造过程中的质量控制
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。
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。
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
Controlotro n采用单反 射技术生产 了外夹式超 声流量计， 不确定度为 1.0 ~2.0 %。
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。
• 气体超声波流量计的结构主要取决于以
下几个方面：
• （1）声波探头的设置方式。外置式或内
置接触式，气体超声流量计一般采用将 接收和发射换能器插入管内至内壁边缘。
c=
L (t1+t2) 2 t1t2
v = 流体速度 c = 声速
t1 = 上游传输时间 t2 = 下游传输时间
流量测量
流量与流体的流速和截面积有关
流量=流速*截面积
流态剖面流态矫正
对单通道和双通道流量计来说
CF 1
0.242
LOG (0.2703 WR D
0.835 Re 0.8
)
CF = 矫正系数
• （2）声波的接收方式。
• ① 直射式：直接接收发射探头的声波
• ② 反射式：接收经管壁反射以后的声波。
即接收换能器不是直接接收发射换能器 发出的声波，而是接收经管壁一次反射 或再次反射回的声波。
• （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。
超声波流量计的基本原理
用于天然气流量测量的超声流量计使用的是时 间差法。图1 为直射式超声流量计的工作原理示意 图。在管壁两边安装一对斜角为的超声换能器，两 个换能器同时或定时向对方发射和接收对方的超声 信号。
图1 工作原理图
超声波流量计
. 传输时间 0 004
X
Flow
D
传输时间 0.007
超声波流量计简介
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。
0.003
超声波流量计探头
衬垫 材料
导电 体
壳体
压电晶体 Disk
耦合 层
24V 输入
120 KHz 输入 120 KHz 输出
电压输出
图2 超声探头工作原理图
任意一对传感器
L t1 =
c - v(x/L)
L t2 =
c + v(x/L)
X
Flow
D
从上述方程中求出
v=
L2 (t1-t2) 2x t1t2
四、超声波流量计的优点
• 精度高
– 较少的误差源 – 高级超声波流量计,无需标定,精度高于0.5% – 普通型超声波流量计, 2% – 热帽式流量计, 2%
• 低维护成本
– 无可动部件, 维护周期较长 – 无部件插入管道内部, 任何管道内部的残渣都不会损坏
流量计的部件
• 较低的运行成本
– 不影响正常的输气 – 低压力降 – 减少增压设备... 节省电力投资
• 低的安装成本
– 流通能力强 – 量程比宽 (100:1) – 不用对上下游直管段提出更高的要求
• 可双向计量
– 多通道超声流量计可作双向计量
• 自诊断
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—双声道流量计
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。
结构—单声道流量计
一般都 采用单反 射技术， 计量不确 定度为:
1.0~2.0 %。
结构—单声道流量计
结构—双声道流量计
Daniel 采用的是直射技术； Instromet采用的是双反射技术； Controlotron采用的是单反射技术。双声道气体超声流计不确定度为 1.0~1.5% 。
结构—双声道流量计
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
WR =管壁粗糙度
Re = 雷诺数
多通道流量计算
流量计算的步骤
• 测量每个通道的声波传输时间 • 计算每个通道的流体速度 • 计算平均速度 • 流速乘以截面积
三、超声波流量计分 类
根据换能器多少，目前气体超声流量 计有一至六声道流量计；
根据超声波在管壁上的反射情况，又 可分为直射、单反射和双反射三种。