丹尼尔气体超声波流量原理简介计
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。
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第44页
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
第20页
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
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第21页
流速测量
流量与流体流速和截面积相关
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
流量=流速*截面积
第22页
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
.003
第17页
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
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
第18页
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)
丹尼尔超声波流量计工作原理
丹尼尔超声波流量计工作原理丹尼尔超声波流量计是一种用来测量流体流速和流量的仪器，它利用超声波通过流体进行测量。
它的工作原理是基于多次超声波脉冲的发送和接收，并根据超声波在流体中的传播速度和方向来计算流速和流量。
在丹尼尔超声波流量计中，通常包括传感器和智能处理器两大部分。
传感器通常包括发射器和接收器，它们安装在管道上并通过超声波来测量流体的速度。
当超声波脉冲由发射器发送到流体中时，它们将在流体中以特定的速度和方向传播。
接收器会接收到这些超声波并将它们发送回智能处理器进行分析。
智能处理器是流量计的核心部分，它通过分析超声波的发送和接收时间来计算流速和流量。
当超声波沿着流体传播时，在流速不同的情况下，其传播时间也会不同。
通过计算超声波发送和接收的时间差，智能处理器可以精确地计算出流体的流速和流量。
丹尼尔超声波流量计的工作原理具有以下几个特点：1. 非接触式测量：由于超声波可以穿透管道壁直接作用于流体，因此不需要与流体直接接触，能够实现非侵入式的测量。
2. 高精度：利用超声波的高频传输特性，丹尼尔超声波流量计可以实现高精度的流速和流量测量，其测量精度能够满足工业生产的需要。
3. 适用范围广：丹尼尔超声波流量计适用于各种类型的流体，包括液体和气体，而且适用于各种管道材质和管径大小。
4. 耐腐蚀性好：由于超声波测量不需要与流体直接接触，因此不会受到流体的腐蚀影响，能够应对各种腐蚀性流体的测量。
虽然丹尼尔超声波流量计具有诸多优点，但也存在一些局限性。
超声波传播受流体性质的影响较大，对于气泡、气体和悬浮颗粒等的存在都会影响测量精度。
安装位置和管道的形状、尺寸等也会对测量结果产生一定影响。
丹尼尔超声波流量计通过发送和接收超声波并利用智能处理器进行分析，可以实现对流体流速和流量的准确测量。
它的工作原理具有非接触式测量、高精度、适用范围广、耐腐蚀性好等特点，是一种在工业生产和流体控制领域中广泛应用的流量测量仪器。
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。
超声波流量计工作原理
超声波流量计工作原理一、超声波流量计工作原理: 超声波在流动的流体中传播时就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流体的流速，从而换算成流量。
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；根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。
起声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种。
根据对信号检测的原理，目前超声波流量计大致可分传播速度差法(包括：直接时差法、时差法、相位差法、频差法)波束偏移法、多普勒法、相关法、空间滤波法及噪声法等类型。
其中以噪声法原理及结构最简单，便于测量和携带，价格便宜但准确度较低，适于在流量测量准确度要求不高的场合使用。
由于直接时差法、时差法、频差法和相位差法的基本原理都是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传报时速度之差来反映流体的流速的，故又统称为传播速度差法。
其中频差法和时差法克服了声速随流体温度变化带来的误差，准确度较高，所以被广泛采用。
按照换能器的配置方法不同，传播速度差拨又分为：Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。
波束偏移法是利用超声波束在流体中的传播方向随流体流速变化而产生偏移来反映流体流速的，低流速时，灵敏度很低适用性不大．多普勒法是利用声学多普勒原理，通过测量不均匀流体中散射体散射的超声波多普勒频移来确定流体流量的，适用于含悬浮颗粒、气泡等流体流量测量。
相关法是利用相关技术测量流量，原理上，此法的测量准确度与流体中的声速无关，因而与流体温度，浓度等无关，因而测量准确度高，适用范围广。
DANIEL超声波流量计在西气东输的应用
DANIEL超声波流量计在西气东输的应用本文介绍了英国DANIEL超声波流量计的工作原理、组成结构，安装和维护的方法，阐述了英国DANIEL超声波流量计在西气东输计量工作应用的重要性。
1. 前言中国天然气资源十分丰富，天然气远景储量47万亿立方米，可开采储量18万亿立方米，年产量约350亿立方米，可供开采约500年左右。
新中国成立以来，我国一直致力于清洁能源天然气的勘探开发，但受各方面因素制约，发展不快。
我国天然气生产的跨越发展始于西气东输工程的实施。
该工程自2000年2月启动，特别是2003年10月投产以来，大大促进了全国天然气的勘探开发和消费。
到2006年，我国累计探明天然气可采储量3。
7万亿立方米，天然气产量从2000年262亿立方米迅速增长到去年595亿立方米，年均增长55亿立方米，是20世纪90年代年均增长11亿立方米的5倍，在天然气高速发展的前提下，计量工作显得更加重要。
专家认为，中国将成为未来世界上天然气需求增长最为迅速的国家之一，西气东输年设计输量120亿立方米，而且输量逐年增加，这样大的输量要求计量更加准确无误，如果出现误差，损失相当严重，这样西气东输采用了计量精度0.5级的英国DANIEL 超声波流量计。
2. DANIEL超声波流量计工作原理及流量方程2.1. 工作原理DANIEL超声波流量计是时间直通式超声流量计，声波由一个探头发射另一个接收，不经管壁反射，声波由上游向下游传输的时间（由于声波被气流推动）小于声波由下游向上游传输的时间（声波被气流反向阻挡），这两个时间之差与气流的速度存在某种对于关系，从上、下游测得的传输时间可以计算出气流的平均速度和声波的速度。
如图一。
2.2. 流量方程2.2.1. 任意一对传感器的流量方程逆流传播时间：（1）顺流传播时间：（2）从（1）、（2）方程中求出：2.2.2. 四声道超声波流量计流量方程美国Daniel公司生产的四声道高级超声波流量计，四组对射传感器呈“X”型分布，使之更有利于涡流或偏流等流态的测量。
DANIEL超声波流量计原理及应用分析
种类 型 分 别予 以介 绍 。
１１ 单 通 道 超 声 波 流 量 计 ．
如 图 ２ 示 ， 声波 流量 计 的上 下游 传感 器探 头倾 斜 安装 ， 所 超 探 头 中心 对准 。 ２ 头 的中心 水平 距 离为 ， 其 探 中心 直线 距 离为 三 管 ， 后 ， 声 波 的应 用前 景更 加 广泛 。 用 时差 法 制造 的超 声 波流 量计 超 利 道 直径 为 Ｄ， 管轴 线 与 传感 器 声道 之 间的 夹 角为 ０ 。流 体 以速 率 在应 对 复杂 环境 时 有着 其 固有 的优 势 ，因此 得 到 了广 大用 户 的 青 从左 向右流 动 ， 声波传 输速 率 按光 速 ｃ 算 。 超 计 睐， 它不 但 可 以用 于 液 体 、 固 两相 流 的测 量 ， 且 可用 于 气 体 流 液 而
摘
要 ： 重分析 了 Ｄ Ｎ Ｅ 着 Ａ Ｉ Ｌ超声波流量 计的工作原理、 组成 结构、 操作步骤 ， 并介绍 了 Ｄ Ｎ Ｅ Ａ ＩＬ超声波 流量计在矿 井排水系统中的应用 。
关键词 ： Ａ Ｉ Ｌ Ｄ Ｎ Ｅ 超声 波流 量计； 工作原 理； 结构； 应用
０ 引 言 流 量计 作 为 在化 工 、 金 、 油 等众 多 行业 中应 用 的 仪表 ， 冶 石 有 着 不可 替代 的作 用 。２ Ｏ世纪 ８ ０年代 ， 规模 集成 电路技 术发 展 之 大
回路 如 图 １ 示 。 所
量
上 游传 感器
图 ２ 时 间直通式超声流量计 原理 图
由于 超声 波 脉冲 在流 体 中的 传播速 度 受流 体 影响 ，导 致其 顺 流传 播速 度 与逆 流 时不 同 。当超 声波 脉冲 传播 的水 平 分速 度与 流 体流 动方 向一 致 时 ，在 超 声波 声道 长度 内上下游 传 感器 从超 声 波 发射 到接 收 的时 间为 ：
气体超声波流量计简介
必查
气体工作流速
必查
流量参数核查
首次必查
超声流量计常见问题及对策
序 号 可能发生 的故障 原因 接触不好 1 没有流量 信号 其它 脏污 排除方法 检查超声流量计的各信号电缆及接头、直流电源的电压、 电源线及用户一端的接口。 需对超声流量计进一步检查。若某组件被确认已损坏时， 应更新与其相同型号规格的组件，或超声流量计厂家推 荐型号组件，更换后应进行相应的检查。 经超声流量计参数检查证实是超声探头脏污，应按第三 节的要求进行清洗。 调整计量工作压力或更换合适的探头。 按要求更换相同型号的新探头，并将新探头的标定参数 输入到相应的程序系统中，记录新探头的系列号。检查 各声道的声速测量值，其最大误差不超过0.2%。再计 算出相同条件下的理论声速，二者之间误差应在超声流 量计说明书规定的范围内。 分别检查超声流量计温度、压力测量系统接线。
• （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。
超声波流量计的投运 1.流量计投用以前应该按国家标准或规程进行检 定或实流校准。 2.检查各种信号线，电源线连接完好。 3.先打开进口旁通阀，给管道缓慢充气，然后缓 慢打开进口截止阀（至少持续一分钟），避免 流量计过高压差或过高流速，给管道缓慢加压， 达到流量计的运行压力。注意:压力剧烈震荡 或不当的高速加压会损坏流量计 4.检查所有的法兰连接处和引压接头及温度传 感器的插入接头处是否有气体泄漏。
丹尼尔流量计及流量计算计产品手册
电话：010-62006535
传真：010-62006535-804
z 以太网*速度：高达10 Mbps
z 频率输出：4 可设置为顺流、逆流或双向流
z 频率范围：0～1000 Hz 或0～5000 Hz
z 数字输出：可选（对于有效数据或流动方向，有4种选择）
z 计算更新时间：可配置为0.25 秒和1秒
8
丹尼尔流量计及流量计算机产品介绍手册
北京环宇博亚科技有限公司
地址：北京市西城区黄寺大街24号19号楼明湖大厦A415室
电话：010-62006535
传真：010-62006535-804
4.流量计选型：
下列表格用于确定所有尺寸的流量计在参比条件下的流量范围。所有计算都以标准管规号sch40 、60°F（15.6C）和标准气体组份为基础。这些 值是选型的指导因素。请与丹尼尔工程部门联系，以便对相关应用进行产品选型。
273 356 419 508 559 686 813 940 1,130 1,314
近似重 量（千 克）
168 209 249 363 431 794 1,202 1,814 2,495 3,765
注：关于表2中未列出的尺寸规格，请咨询工厂。这些重量仅作为计量系统设计的参考。ANSI值更高的流量计更重。请在施工之前查阅丹尼尔 的工程图纸。
7
丹尼尔流量计及流量计算机产品介绍手册 北京环宇博亚科技有限公司
地址：北京市西城区黄寺大街24号19号楼明湖大厦A415室
电话：010-62006535
传真：010-62006535-804
表2A：ANSI 300 流量计
流量计尺 总长度 寸（英寸） （英寸）
4 6 8 10 12 16 20 24 30 36
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
声波的波长
波长等于声波的速度除以声波的频率
随介质的密度降低而变弱
Mar 00 Slide 13 of 106
声波的强度
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
超声波
超声波是高频率的声波
人类可以通过听觉感知到的声波频率范围从20到 20,000 Hz
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
Slide 26 of 106
流体剖面特性
气体在管道的中心线一带流动较快,越接近管壁 流速越慢
单通道和双通道流量计需要流体经过流态矫正
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
Slide 7 of 106
超声波流量计的技术特点
应用实例
一台16”(DN400)的超声流量计可相当于三台 12”(DN300)的孔板流量计流通量的总和
投资:
一台16“多通道超声流量计的投资为$79,700; 三台12“孔板流量计带直管段的总投资为$184,300; 节约投资超过 $104,000
1994: Daniel引入防爆的Mark II电子处理装置
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
Slide 4 of 106
丹尼尔超声波流量计的发展历史
1996: Daniel开发出单通道的热帽式(Ultra-Tap)流量计并直 接安装在短接上,主要用于流量比对
Mar 00
Slide 23 of 106
流速测量
流量与流体的流速和截面积有关
流量=流速*截面积
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
Slide 24 of 106
普通型超声波流量计流量方程
tup =
L c - v(x/L)
1998: Daniel开发出可在线拆装的传感器并可提供在线的 拆装工具
1998: DFI(丹尼尔流量接口单元)板与Mark II电子单元一体 化
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
Slide 5 of 106
超声波流量计的技术特点
Mar 00
Slide 3 of 106
丹尼尔超声波流量计的发展历史
八十年代初期, 英国煤气公司开始研发四通道的超声波 流量计
1986: 英国煤气公司同意授权Daniel公司作为唯一的开发 商,进一步开发该类型流量计的工业领域的应用
1989: 第一台实用流量计顺利出厂,其包含大多数早期设 计,在英国开始销售并用于商业计量 1993: Daniel公司采样自动增益控制和数字信号处理技术 改善了流量计的电子单元,提高了信号的保真度和流量 计的精度
Mar 00
Slide 17 of 106
时间直通式测量原理
本安型传感器信号检测回路
脉冲发生器
接收单元
检测单元
120 kHz 超声波信号
( 大大给予调节阀的干扰频率60 kHz)
时钟
100 MHz 晶振
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training Mar 00 Slide 18 of 106
超声波的频率在 20,000Hz以上
丹尼尔超声波流量计的工作频率是120 KHz
为什么使用超声波?
Βιβλιοθήκη 能够聚焦成一束光在管道经常产生的干扰频率(60HZ)之上
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
Slide 14 of 106
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
Slide 9 of 106
时间直通式测量原理的精确性
电子时钟的稳定性
连续测量与流体状态相关的声波脉冲 对电子元件和传感器引起的信号滞后给予恰当 的补偿
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
超声波流量计
传输时间 004
.
X
Flow
D
传输时间 .007
.003
Slide 19 of 106
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
高级超声波流量计流量方程
任意一对传感器
t1 =
L c - v(x/L)
Flow
X
Flow
X
tdn =
L
L/2
L/2
D
c + v(x/L)
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
Slide 25 of 106
普通超声波流量计的计算
L2 (t1 t 2 ) v 2 x t1t 2
单通道流量计
L (t1 t 2 ) c 2 t1t 2
Mar 00
Slide 6 of 106
超声波流量计的技术特点
较低的运行成本
不影响流体的正常流动 压力降小
不用加压... 节约了电费
低安装成本
高容量 高量程比 (可达100:1) 降低了对上下游直管段的要求
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
声波是如何产生的 ?
声波的频率 (Hz)
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
Slide 12 of 106
声波的基本知识
声波的速度
速度是指声波通过某一介质的速率(米/秒, 英尺/秒), 它 是独立于频率的一个概念 介质的弹性越大,声波传播的速度越快 介质的密度越大, 声波传输的速度越慢 如果气体的密度已知的话,声波的速度是可以计算出来 的
AGA 9号报告:超声波流量计的通行标准
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
Slide 2 of 106
演示的目的
为参加本次交流的各位增加对超声波流量 计认识所必需的基本知识.
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
丹尼尔气体超声波流量计
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
Slide 1 of 106
丹尼尔气体超声波流量计
演示的目的 简介
超声波流量计的基本原理
超声波流量计的技术规范 流量计的电子输出单元 丹尼尔流量计的使用和选型 流量计内部信息的获得及流量计的诊断
D
t2 =
L c + v(x/L)
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
Slide 20 of 106
流量方程
流量从上述方程中求出
L (t1-t2) v= 2x t1t2 L (t1+t2) c= 2 t1t2
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training Mar 00 Slide 21 of 106
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
Slide 8 of 106
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 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 时间直通式测量原理本身具有较高的精准度
Mar 00
Slide 10 of 106
超声波流量计的基本原理
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training
Mar 00
Slide 11 of 106
声波的基本知识
什么是声波 ?
声波是一种机械辐射能,它以实际物质为载体的纵向 压力波(注意它不是一种横截面或横向波). 当振动体与介质相接触时,便产生声波 单位时间内通过某一给定点的声波的数量叫声波的 频率
超声波
超声波的产生和检测
压电晶体制成的传感器用来产生和感测超声波信号
压电晶体的反向效应用来产生超声波振动
压电晶体的正向效应用来感测超声波振动
Fisher-Rosemount Confidential Daniel Product Training