气体超声波流量计简介
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。
丹尼尔气体超声波流量计简介
V(r) = Vo (1-r/ro)1/n
Daniel Ultrasonic Slide 32
将流速简化为三个区域
Profile and Area Representation
Daniel Ultrasonic Slide 33
每个声道所代表的流速与平均流速的对应关系
天然气计量系统的基本组成
RS232/RS485 色谱的分析数据 温度& 压力数据
与上位机数字通信,包括所有 诊断和报警信息 标况流量,总能量,天然气组分 及管理所需的信息
RS485 或脉冲 接收工况流量
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天然气计量系统的基本组成
1、工况流量测量仪表（如气体超声波流量计）
CF = 矫正系数 WR =管壁粗糙度 Re = 雷诺数
如何确保超声波流量计的精度
精确的几何加工尺寸和精密的传感器定位 仪表的整体化技术贯穿于设计的全部过程中， 整体铸造钢制表体，减少焊缝接口，有效减少 表体热胀冷缩对计量的影响 时间直通式测量原理本身具有较高的精准度， 不受表体内部光滑程度或污垢的影响。 对流体剖面特性及流场,流态的检测,并采用精 确的数学模型进行补偿
平行的四声道测量流速
• 每个声道不通过圆心，减少对流态的夸大 •平行的四个声道互相补偿，有效测量流速
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气体高级超声波流量计
四通道流量计
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 计算每个通道的速度 计算平均速度 流速乘以截面积
流量计算准确的关键问题
Individual Path Velocity is Average for that Path
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 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。
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。
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。
ufg620气体超声波流量计说明书
ufg620气体超声波流量计说明书UFG620气体超声波流量计是一种用于测量气体流量的仪器。
它基于超声波传感器的原理，可以精确地测量气体的流量，并将结果显示在仪表上。
本说明书将介绍UF620气体超声波流量计的特点、使用方法、维护注意事项等内容。
一、产品特点：1.高精度测量：UF620气体超声波流量计采用了先进的超声波传感器技术，具有高精度的测量能力，可以精确测量气体流量。
2.广泛应用：UF620气体超声波流量计适用于多种气体的流量测量，包括氢气、氮气、氧气等。
3.稳定性好：该流量计具有良好的稳定性，能够长期稳定工作，不易受外界环境影响。
4.易于安装：UF620气体超声波流量计安装简便，可以按照说明书进行简单的连接和设置。
5.显示直观：仪表具有直观的显示界面，可以清晰显示流量数值和其他相关信息。
6.防爆设计：UF620气体超声波流量计采用防爆设计，能够在危险环境中安全使用。
二、使用方法：1.安装：(1)将流量计与气体管道连接，注意连接口的方向应与气体流动方向相一致。
(2)根据实际需要选择合适的安装位置，确保流量计能够正常工作。
(3)使用密封胶密封连接口，防止气体泄漏。
(4)打开压力阀门，调节气体流量，打开仪表电源。
2.设置：(1)根据需要使用仪表上的按键进行参数设置，包括气体种类、管道尺寸等。
(2)根据现场实际情况进行定期校准，确保测量结果的准确性。
3.维护：(1)确保仪表工作环境清洁、无异物杂质。
(2)定期检查超声波传感器与管道连接处的密封性，防止泄漏。
(3)如发现仪表出现异常，及时进行维修或更换零部件。
三、注意事项：1.请确保仪表安装正确，避免连接口反向安装导致测量结果不准确。
2.在使用过程中，请注意保护超声波传感器，避免受到外力冲击或强烈振动。
3.请勿将仪表暴露在潮湿的环境中，避免进水或受潮。
4.在仪表使用过程中，如发现异常情况，请及时停止使用，并联系售后服务进行维修或更换。
5.请勿私自拆卸或改装仪表，以免导致仪表无法正常工作或安全隐患。
气体超声波流量计ELSTER
埃尔斯特超声波流量计介绍题目:超声波流量计的介绍、应用及最新技术姓名奉新站超声流量计的定义国标GB/T 18604：利用超声在流体中的传播特性来测量流量的流量计。
超声流量计通常由1个或多个超声换能器和设备组成，根据他们所产生或接收到的超声信号推导出流量测量值并把该信号转换为正比于流量标准化输出信号。
在流动气体内的相同行程内，用顺流和逆流传播的2个超声信号的传播时间差来确定沿声道的气体平均流速所进行的气体流量测量方法称之为传播时间法。
奉新站超声波流量计的国际和中国标准和规范•ISO17089•AGA Report No.9•EN 14236•OIML R137•GB/T 18604•GB/T 18604修订版•AGA 10 –声速比对•JJG 1030-2007 超声波流量计检定规范•行业标准和企业标准奉新站超声波流量计优点•精度高（0.3%-0.5%），重复性高，•量程比很宽1:40-1:200,流速范围：0.2-30 m/s•可测量双向流，可精确测定脉动流•无压损，对压力的很大变化不敏感•对沉积物不敏感，无可动部件，免维护•重量轻，占用空间少•不存在磨损，无示值漂移现象•可带压更换传感器，且更换后无需重新标定•具自诊断功能（AGC-level ；AGC-limit ；采样率；接收率）•对上下游直管段要求较短奉新站超声波流量计缺点•当超声流量计安装在一些阀门附近时，特别是安装在阀门的下游时，当气流速度很高时，阀门两端有较大的压降时，一些阀门以及一些所谓的低噪声阀会产生大量的超声噪声，超声信号可能被超声噪声所淹没而无法分辨，影响超声流量计正常工作。
•由于CO2会使超声波衰减，因此不适用于CO2浓度过高（超过20％）的气体混合物。
•超声流量计不适合多相流的流量测量。
•气体中的某种成分对超声流量计或超声探头有腐蚀伤害作用，如果它的浓度过高，则超声流量计不适用。
•当气体温度太高（100℃以上），或在大口径管道中气体压力的极低（低于0.1MPa ），流速也极低（小于0.5mm/s ）时，超声流量计不适用。
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原理示意图
传输时间 .007
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. 传输时间 004
结构
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)
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
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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。
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。
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
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。
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。
放大板
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。
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
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
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。
功能 电源线24V 485信号线 网线
现场标定
作用
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
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