超声波流量计的测量原理
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 sin^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V^ 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。
通常称此函数为充分发展的速度分布（剖面），可以用如下的半经验幂律公式来近似它：1V(r)=Vmax(1———) n -------------（2.5）R式中，r是在半径上的位置，R是管道的半径，n是雷诺数Re和管内壁粗糙度的函数。
超声波明渠流量计测量原理
超声波明渠流量计测量原理
超声波明渠流量计是利用超声波传播的特性来测量明渠流量的仪器。
它的测量原理主要包括以下几个步骤：
1. 发射超声波：流量计中的发射器会发射一束超声波信号，这个信号会通过明渠向下传播。
2. 接收超声波：在明渠中，超声波会被水体反射和散射，其中一部分会被接收器接收。
3. 计算时间差：接收器会记录超声波发射和接收的时间差。
由于超声波在水中的传播速度是已知的，根据时间差可以计算出超声波在水中传播的距离。
4. 测量流速：通过连续测量超声波的传播距离，可以获得明渠中的流速分布。
5. 计算流量：根据已知的明渠横截面积和流速分布，可以计算出明渠的流量。
超声波明渠流量计的优点是测量精度高、测量范围广、不受温度、压力等因素的影响，并且无需对明渠进行改造，对流体不会造成干扰。
但也有一些局限性，例如在特定情况下可能受到空气泡存在的干扰。
超声波流量计 原理
超声波流量计原理
超声波流量计是一种利用超声波传播特性来测量流体流量的仪器。
其原理基于多普勒效应和时间差法。
多普勒效应是指当发射器和接收器相对于被测流体运动时，接收到的超声波频率与发射时的频率之间存在差异。
如果被测流体是静止的，则接收到的频率与发射时相同。
但如果被测流体在某个方向上运动，则接收到的频率会发生变化。
通过测量频率的变化，可以确定流体的流速。
时间差法是指利用超声波在流体中传播的时间差来计算流速。
超声波在传播过程中，若流体是静止的，则发射器和接收器之间的时间差与流速无关。
但如果流体在某个方向上运动，则超声波在流体中传播的时间将会受到影响。
通过测量发射器和接收器之间的时间差，可以计算出流速。
超声波流量计通常由发射器和接收器组成。
发射器将超声波发射到流体中，接收器接收到从流体中反射回来的超声波，并进行频率或时间的测量。
根据测量结果以及流体特性的已知参数，可以计算出流体的流速和流量。
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。
超声波流量计的测量原理介绍
超声波流量计的测量原理介绍日常检查的目的是保证或证明电磁流量计是在受控状态下运行。
日常检查的方式一般有在线检查和离线检查两种，重要是验证电磁流量计的流量测量值是否符合并保持预期的日常检查的目的是保证或证明电磁流量计是在受控状态下运行。
日常检查的方式一般有在线检查和离线检查两种，重要是验证电磁流量计的流量测量值是否符合并保持预期的计量要求。
检查电磁流量计，除零点检查外，还将流量传感器、转换器和连接电缆分开进行。
1、整机零点检查整机零点检查的技术要求是：流量传感器测量管充足液体且无流动，这在很多企业现场不具备条件而放弃整机的零点检查和调整，但可转而对转换器作单独的零点检查和调整。
从技术上讲，这必须在传感器检查完毕后且保证传感器励磁回路和信号回路的绝缘电阻正常（均包含电缆）的前提下才有实际意义，否则整机就不能正常运行。
通常转换器单独零点为负值，数值也很小；假如其肯定值大于满量程的5%就需要先做检查，待确认原因后再作调整。
通常情况下电磁流量计整机的零点和转换器单独的零点差异值小于1%。
大于5%的零点差异值有很多情况是用户在管道阀门关闭不良情况下进行不正确调零操作所致。
2、连接电缆检查该项检查内容是检查信号线与励磁线各芯导通和绝缘电阻，检查各屏蔽层接地是否完好。
3、转换器检查该项检查内容是用通用仪表以及流量计型号相匹配的模拟信号器替换传感器供给流量信号进行调零和校准。
校准包含零点检查和调整、设定值检查、励磁电流测量、电流/频率输出检查等。
需要注意的是：检查项目要与上一次检查值（或出厂值）进行比较，分析其是否有变更或变更是否符合原计量要求。
4、流量传感器检查该项检查内容是：通过对励磁线圈的检查和检查转换器所测得的励磁电流以间接评价磁场强度是否变更；测量电极接液电阻以评估电极表面受污秽和衬里附着层情形；检查各部位绝缘电阻以判定零件劣化程度以评估是否会引入干扰。
对能停止介质流动条件的管线则可察看和测量电极和衬里附着层厚度，以估算清洗附着层前后因流动面积变更引入的流量值变更。
超声波流量计测量原理
超声波流量计测量原理
超声波流量计采用时差法进行流量测量。
利用两个相对的传感器发送和接收超声波。
每个传感器都具有信号传输和信号接收功能。
将超声脉冲能量以一定的角度在管壁内的两个传感器与流体之间传递；流体的流速将在一定程度上影响了超声脉冲在两个传感器之间的传播时间。
从上游传感器到下游传感器，声速和流体速度混合并变快。
从下游传感器到上游传感器，声速抵消了流体速度，变慢。
上下游传播时间的净时间差与流速数值成正比。
由于时差测量系统中不存在固有的惯性，因此时差流量计具有较强的灵敏度，也适用于低流量和低流速情况。
只有一个通道的流量计称为单声道气体超声流量计，有两个或两个以上通道的流量计称为多通道气体超声流量计。
当超声换能器直接与气体接触时，称为插入式超声流量计；当超声换能器与气体不直接接触时，称为夹钳式超声流量计。
超声波流量计的测量原理
超声波流量计的测量原理超声波流量计超声波流量计是一种非接触式流量测量仪表，近20多年发展迅速，已成为流量测量仪表中一种不可缺少的仪表。
尤其在大管径管道流量测量，含有固体颗粒的两相流的流量测量，对腐蚀性介质和易燃易爆介质的流量侧量，河流和水渠等敞开渠道的流量及非充满水管的流量测量等方面，与其他测量方法相比，具有明显的优点。
超声波流量计的测量原理超声波流量计是利用超声波在流体中的传播特性实现流量测量的。
电磁流量计超声波在流体中传播时，将载上流体流速的信息。
因此，通过接收到的超声波，就可以检测出被测流体的流速，再换算成流量，从而实现测量流量的目的。
利用超声波测量流且的方法很多。
根据对信号检测的方式，大致可分为传播速度法、多普勒法、相关法、波束偏移法等。
在工业生产测量中应用传播速度法最为普遍。
1.传播速度法根据在流动流体中超声波顺流与逆流传播速度的视差与被测流体流速有关的原理，检测出流体流速的方法，称为传播速度法。
很据具体测最参数的不同，又可分为时差法、相差法和频差法。
传播速度法的基本原理如图2.59所示。
远传式水表从两个作为发射器的超声换能器T, , T,发出两束超声波脉冲。
各自达到下、上游两个作为接收器的超声换能器R，和RZ。
设流体静止时超声波声速为C，发射器与接收器的间距为L。
则当流体速度为时，顺流的传播时间为式中，L, C均为常量，所以只要能测得时差At，就可得到流体流速。
，进而求得流最p。
这就是时差法。
时差法存在两方面间题:一是计算公式中包括有声速C，可拆卸螺翼式水表它受流体成分、沮度影响较大，从而给测量带来误差;另一是顺、逆传播时差At的数量级很小(约为10-’一10"9s),测量Lt，过去需用复杂的电子线路才能实现。
相差法是通过测量上述两超声波信号的相位差△lp来代替测量时间差6r的方法。
如图2.61，设顺流方向声波信号的相位为9).二“:;逆流方向声波信号的相位为T2 =则结合式(2.56)可得逆、顺流信号的相位差为式中。
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超声波流量计的测量原理
超声波流量计是工业生产中一个非常重要的特殊控制系统，对工业生产有着重要的意义。
目前，超声波流量计被广泛应用到各个工业生产中，用来测量液体流量效果十分显著。
本文将对超声波流量计的测量原理进行简述。
当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速，其关系符合下列表达式
其中
θ为声束与液体流动方向的夹角
M 为声束在液体的直线传播次数
D 为管道内径
Tup 为声束在正方向上的传播时间
Tdown为声束在逆方向上的传播时间
ΔT=Tup –Tdown
设静止流体中的声速为c，流体流动的速度为u，传播距离为L，当声波与流体流动方向一致时(即顺流方向)，其传播速度为c+u;反之，传播速度为c-u.在相距为L的两处分别放置两组超声波发生器和接收器(T1,R1)和(T2,R2)。
当T1顺方向，T2逆方向发射超声波时，超声波分别到达接收器R1和R2所需要的时间为t1和t2,则湿度传感器探头, , 不锈钢电热管PT100 传感器, , 铸铝加热器, 加热圈流体电磁阀
t1=L/(c+u) t2=L/(c-u)
由于在工业管道中，流体的流速比声速小的多，即c>>u,因此两者的时间差为▽t=t2-t1=2Lu/cc 由此可知，当声波在流体中的传播速度c已知时，只要测出时间差▽t即可求出流速u，进而可求出流量Q。
利用这个原理进行流量测量的方法称为时差法。
此外还可用相差法、频差法等。
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