气体超声波流量计介绍
超声波流量计的原理及应用
超声波流量计的原理及应用系统地阐述了超声波流量计的组成、工作原理。
并对超声波流量计使用前和使用中的注意事项进行了详细的描述，并针对使用过程中出现的问题的原因的处理办法做了具体陈述，对当前的超声波流量计的应用具有指导作用。
1 前言气体超声波流量计是安装在流动气体管道上，通过检测气体流动时对超声束（或超声脉冲）的作用，以测量气体体积流量的仪表。
随着我国长距离大口径输气管道的建设和发展，气体超声波流量计因其计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等优于传统型流量计的特点，逐渐在我国天然气管道计量中逐渐普及起来。
2 气体超声波流量计的组成和基本原理2.1 气体超声波流量计的组成超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。
超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。
这样就实现了流量的检测和显示。
超声波流量计的电子线路包括发射、接收、信号处理和显示电路。
测得的瞬时流量和累积流量值用数字量或模拟量显示。
2.2 超声波流量计的测量原理2.2.1 超声波信号的产生原理超声波流量计常用压电换能器。
它利用压电材料的压电效应，采用适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上，使其产生振动，振动元件在流体中产生声波。
超声波以某一角度射入流体中传播，然后由接收换能器接收，并经压电元件变为电能，以便检测。
发射换能器利用压电元件的逆压电效应，而接收换能器则是利用压电效应。
2.2.2 信号处理信号处理方法可划分为两类：一类属于时间范畴的方法；一类属于频率范畴的方法。
采用这两类方法中的哪一种特定方法，取决于传播时间与超声脉冲周期的关系或声道长度与声波波长的关系。
对用于天然气测量的大多数流量计而言，声道长度（CO.1m-1m）比声波波长（通常约3mm）要大得多，因此都采用属于时间范畴的方法。
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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)
超声波流量计型号
超声波流量计型号引言超声波流量计（Ultrasonic Flow Meter）是一种用于测量液体或气体流动速度和流量的仪器。
它利用超声波的传播速度和其在流体中的传播时间的关系，计算出流体的流速和流量。
本文将介绍几种常见的超声波流量计型号及其特点。
1. 型号 A型号 A 是一种便携式超声波流量计，适用于较小管道的流量测量。
该型号具有以下特点：•测量范围广泛：适用于直径为 10mm 至 100mm 的管道；•高精度：具有±0.5% 的测量精度；•易于操作：采用触摸屏控制面板，用户界面友好；•高可靠性：采用先进的数字信号处理技术和多重算法，有效减少了测量误差；•多种通信接口：支持 Modbus、RS485 等通信协议，方便与其他设备进行数据交互。
2. 型号 B型号 B 是一种固定式超声波流量计，适用于中等大小管道的流量测量。
该型号具有以下特点：•测量范围广泛：适用于直径为 50mm 至 500mm 的管道；•高精度：具有±0.2% 的测量精度；•大屏幕显示：配备大尺寸液晶显示屏，方便用户实时监测流量；•多种输出方式：支持 4-20mA、RS485 和脉冲输出，方便与其他设备进行数据交互；•耐高温高压：可适应高温高压环境，适用于工业生产现场的流量监测。
3. 型号 C型号 C 是一种嵌入式超声波流量计，适用于大型管道的流量测量。
该型号具有以下特点：•测量范围广泛：适用于直径为 300mm 至 3000mm 的管道；•高精度：具有±0.1% 的测量精度；•多通道测量：可同时测量多个管道中的流量，满足复杂工艺流程的需求；•大容量数据存储：内置大容量存储器，可存储长时间的测量数据；•远程监控：可通过网络远程监控流量数据，方便管理和维护。
4. 型号 D型号 D 是一种气体流量计的特殊型号，适用于测量气体流量。
该型号具有以下特点：•强大的气体适应性：能够测量多种气体，包括空气、氮气、氧气等；•高灵敏度：可测量低至 0.01m/s 的气体流速；•快速响应：具有快速响应时间，适用于需要实时监测的气体流量测量场景；•耐高温高压：可适应高温高压环境，适用于工业生产现场的气体流量监测。
超声波气体流量计基本原理介绍
超声波气体流量计基本原理介绍超声波流量计一般可分为两大类：传播时间式超声波流量计和多普勒超声波流量计。
在含有悬浮粒子的流动流体中，可以利用声学多普勒效应测量多普勒频移来确定媒质流速v，这种方法称为超声波多普勒法。
因为目前市场上的超声气体流量计产品都是传播时间式超声波流量计，所以下文将重点阐述传播时间式超声波流量计的原理。
当超声波在流动的媒质中传播时，相对于固定坐标系统，超声波速度与在静止媒质中的传播速度有所不同，其变化值与媒质流速有关。
因此根据超声波速度的变化量可以求出媒质的流速，传播时间式超声波流量计就是根据这一原理设计而成的。
超声波流量计由两大部分组成：测量变换器部分和电子电路部分。
测量变换器又称为换能器，包括超声波发射器、接收器、声楔以及相应的机械连接组件等。
电子电路包括超声波的发射、接收电路，信号处理电路，流量数据指示或输出电路等。
超声波传播时间法测量流量的原理时差法是通过测量超声波脉冲顺流和逆流的传播时间差来得到媒质流速的一种方法。
参看图1-1，在管道两侧分别装置有两个收发通用型超声波换能器R 和T,管道中的媒质以速度u向前流动。
Fig.1-1管道内流速断面和超声射线的轨迹图中的两个换能器在发射、接收状态交替工作，当T 发射R 接收时称为顺流发射状态，反之，R 发射T 接收时称为逆流发射状态。
设顺流发射时超声脉冲的传播时间为1t ，而逆流发射时超声脉冲的传播时间为2t ，则有⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫+-=++=τθθτθθcos sin /cos sin /2221u c D t u c D t （1-1）式中，u 为管道中媒质流速，2c 为超声波在静止媒质中的声速，e c l ττ+=112；这里1l 为声楔(O-P)或(B-C)之长度，1c 为超声波在管壁中的声速，11c l 为超声脉冲通过声楔的时间，e τ为电路延迟时间。
考虑到一般情况下22c >>2u ,根据1-1式可以得到流速的计算公式：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=1222112sin sin 1t t D c D u θθτ （1-2）根据1－2式可以得出管道内流体中的声速的计算公式：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=12112sin /t t D C θ （1－3） 因为声速和流体的密度成线性关系，所以根据式1-3可以得出流体的质量流量。
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 方案
气体超声波流量计方案
气体超声波流量计是一种用于测量气体流量的仪器设备。
它基于超声波传感技术，通过发射超声波并测量其传播时间来计算气体流量。
下面是一个简要的气体超声波流量计方案：
1. 传感器选择：选择高精度、高灵敏度的超声波传感器，能够准确地发射和接收超声波信号。
2. 传感器安装：将传感器安装在管道上，使其与气体流动方向垂直，并确保传感器与管道之间没有任何障碍物。
3. 发射与接收：以一定的频率发射超声波信号，并通过传感器接收回波信号。
可以采用多个传感器排列，形成不同角度的传感器阵列，以便更准确地测量气体流速和流量。
4. 信号处理：将接收到的回波信号送入信号处理单元，进行滤波、放大和时频分析等处理，以提取有用的信息。
5. 流速计算：根据超声波的传播时间和管道的几何参数，利用速度-时间关系得到气体的平均流速。
6. 流量计算：根据管道的截面积和气体的平均流速，计算出气体的体积流量。
7. 数据显示与输出：将测得的气体流量数据通过显示屏或输出接口展示给用户，使其能够实时监测和记录气体流量情况。
8. 校准与维护：定期对气体超声波流量计进行校准，以确保测量结果的准确性。
定期检查仪器的工作状态，并及时进行维护和保养。
以上是一个基本的气体超声波流量计方案，具体的实施方案还需要根据具体应用场景和需求进行调整和完善。
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。
FLOWSIC600气体超声波流量计简介
Gas Flow Measurement
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FLOWSIC 600
部件
无罩盖的电缆
隐蔽部分
Gas Flow Measurement
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FLOWSIC 600
部件
超声波变换器
先进的全金属设计
增加工作频率 缩小突出部分 对小的直径可用来设计紧凑的流量计
2” - 4”
Gas Flow Measurement Slide 25
FLOWSIC 600
新疆雅克拉气田
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FLOWSIC 600
海上天然气田
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FLOWSIC 600
工厂地下恒温校准实验室
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Gas Flow Measurement
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FLOWSIC 600
在德国 Kirchheilingen VNG的应用
在天然气地下储存工厂
A flow computer with data remote transmission and two FLOWSIC 600 are powered by a solar panel
Gas Flow Measurement Slide 21
FLOWSIC 600
在德国Heidelberg门站的应用
• 到 80 m/s依然保持高精度 • 低成本: 小管径及小的流量计就有同样的 性能
FLOWSIC 600 DN 100
Turbine meter DN 250
Gas Flow Measurement
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样，当气 静
气体超声波流量计的工作原理
气体超声波流量计的工作原理
气体超声波流量计的工作原理
气体超声波流量计的特点
1
双 ，可 轻 断顺 、 并 记录 来。
气体超声波流量计的特点
2
超大量程， 超大量程，泄漏感知功能
500个 高达500 测 围，从 个 气灶 500个 气灶 均 计 ，结 、 计 功 ， 。 可 轻 断管线
单声道可达0.5%--1.0% 多声道可达0.2%--0.5%
燃气流量计的性能对比表
日本爱知时计凭借100多年的燃气计量行 日本爱知时计凭借100多年的燃气计量行 100 业的经验， 业的经验，打破欧美国家气体超声波流量计 高昂的价格堡垒， 高昂的价格堡垒，让全世界享受先进的科技 成果。 成果。
管 内 计 现为 更为 显， 销 高， 高， 单声 声 。 围 供销 降 供销 。
管道内流速示意图 管道内流速截面
气体超声波流量计的特点
6
正向误差特性、利于供方 正向误差特性、
超声波流量计特有的精度特性曲线
气体超声波流量计的特点
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计量精度高、 计量精度高、无机械误差
单声 声 过对管 声 过对管 计 可达0.5%-1.0%， 可达0.5%-1.0%， 声 可达0.2%-0.5%. 均 可达0.2%-
漏
气体超声波流量计的特点
3
零压力损失、 零压力损失、畅通无阻
无任何额外整流装置，让气体畅通无阻！ 无任何额外整流装置，让气体畅通无阻！
气体超声波流量计的特点
4
异物不怕、 异物不怕、无需过滤器
无需过滤装置
气体超声波流量计的特点
5
对不同气体成分动态补偿
气体超声波流量计的特点
6
正向误差特性、利于供方 正向误差特性、
气体超声波流量计
---用于低压、小口径的气体超声波流量计 ---用于低压、小口径的气体超声波流量计(DN40-DN200) 用于低压
气计 口径 压、 口径 气 (DN40声 计(DN40DN200)
气体超声波流量计工作原理
时差法流速计算 时差法 低压力测量技术 低压力 单声道 单声道精度修正
气体超声波流量计工作原理
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声 过管 从 个传 个传感 感 达 个传感 ， 们 个风 球 样， 果 样 ，顺风时 球 则 会 ， 风时 。
动时, 动时,声 V(声 会 V(声 ： 两个传感 340 / ) 两个传感 间传 。 果管 内 气 ，则顺 声 会传 ， 声 会传 。 么 长 x 况 ，顺 时间t1 传 时间t1 会 ， 时间t2 t2会长 传 时间t2会长。