AT868超声波流量计原理与操作Wetted
超声波流量计原理
超声波流量计原理以《超声波流量计原理》为标题，写一篇3000字的中文文章一、超声波流量计：超声波流量计是一种用于测量流体流量的仪器，它可以测量液体、气体和蒸汽的流量。
它是一种无接触的测量方式，利用超声波传播的原理，以及它们穿过流体和固体中的传播时间，来测定流量。
超声波流量计包括一个发射器和一个接收器，它们之间可以设置在不同的位置。
当发射器发出超声波时，接收器会接收到发射器发出的声波。
当发射器发出的超声波穿过流体和固体，传播到接收器时，会测定它们的时间差，从而确定流体的流量。
超声波流量计的设计需要考虑到两个主要的基本原理：一是用超声波来测量流体的流动，另一个是超声波的传播速度。
二、超声波的传播速度：超声波的传播速度取决于其穿过的物体的性质，它可以通过固体、液体、蒸气或其他介质而流动。
例如，当超声波在水中传播时，其传播速度可以达到1500m/s。
超声波在水中的传播速度，有一定的温度和压力依赖性。
例如，当温度升高时，超声波的传播速度也会升高，反之亦然。
而升高的压力会导致超声波的传播速度降低。
同样，在流体中的粘度也会影响超声波传播速度。
三、超声波流量计的工作原理：超声波流量计通过发射器发出超声波，当超声波穿过流体和固体传播到接收器时，由于超声波传播速度的变化，可以测定它们的时间差，从而确定流量大小。
超声波流量计装有一个定时器，它能够测量超声波传播的时间。
根据定时器测得的时间差，可以计算出流量的大小，从而得到流量的实时信息。
四、超声波流量计的优点：1、超声波流量计有较高的测量精度，可以测量出较小的流量变化。
2、超声波流量计的无接触测量方式可以避免流体的污染和破坏，使得测量更加精确。
3、超声波流量计的测量可以抵抗压力的变化和温度变化，具有较高的稳定性和重复性。
4、超声波流量计可以长期稳定地工作，且不会造成任何损害。
五、超声波流量计的应用：超声波流量计主要用于各种流体的流量测量，诸如液体、气体和蒸汽等，其应用领域包括：1、用于对液体流量的测量，如水、天然气、油、油产品等；2、用于对气体流量的测量，如空气、煤气、煤粉等；3、用于对蒸汽流量的测量；4、用于工业流体的监测和控制；5、用于燃烧反应器中的流体流量检测；6、用于冶金工业、石油工业和热电厂的流量测量。
超声波流量计方案
超声波流量计方案引言超声波流量计是一种常用的流量测量设备，它利用超声波技术来测量液体、气体以及蒸汽等流体的流量。
本文将介绍超声波流量计的工作原理、应用场景以及选型时的一些建议。
工作原理超声波流量计利用超声波在介质中的传播速度与介质流速之间的关系来测量流量。
它通过发射一束超声波，并利用接收器接收超声波的反射信号来计算流速。
超声波在介质中的传播速度受到介质密度、温度和流速的影响。
通常情况下，流体的密度和温度变化较小，因此主要通过测量超声波传播时间来计算流速。
超声波流量计通常包括一个发射器和一个或多个接收器。
发射器和接收器之间的距离确定了测量路径。
当超声波经过流体时，它的传播速度会受到流体流速的影响。
接收器接收到反射的超声波信号，并将其传递给测量设备。
通过测量超声波的传播时间和路径长度，可以计算出流体的流速。
应用场景超声波流量计在许多领域都有广泛的应用，特别是在工业自动化领域中。
以下是一些常见的应用场景：1.液体流量测量：超声波流量计可用于测量液体流量，例如供水管道、化工流程、石油和天然气管道等。
2.气体流量测量：超声波流量计也可用于测量气体流量，例如空调系统、天然气和石油气流动等。
3.蒸汽流量测量：超声波流量计在蒸汽系统中也有广泛的应用，可用于测量蒸汽的流量和质量。
由于超声波流量计具有非接触式、无压力损失、广泛测量范围和高精度等优点，因此被广泛应用于液体、气体和蒸汽的流量测量。
选型建议在选择超声波流量计时，需要考虑以下因素：1.测量介质：不同的超声波流量计适用于不同的介质，例如液体、气体或蒸汽。
确保选购的超声波流量计适用于要测量的介质。
2.测量范围：不同的超声波流量计有不同的测量范围。
根据实际需求选择合适的测量范围。
3.精度要求：超声波流量计的精度常常是选择的关键因素。
根据应用需求选择适当的精度。
4.环境条件：考虑超声波流量计将使用的环境条件，例如温度、压力和湿度。
选择适应环境条件的超声波流量计。
5.信号输出：超声波流量计的信号输出方式也是一个重要的考虑因素。
超声波流量计课件
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目
• 超声波流量计概述 • 超声波流量计的应用 • 超声波流量计的安装与调试 • 超声波流量计的维护与保养 • 超声波流量计的发展趋势与展望
01
超声波流量计概述
定义与工作原理
定义
超声波流量计是一种非接触式流量测量仪表，通过测量流体中超声波信号的传播速度来推算流体的流速和流量。
按安装方式分类
超声波流量计可分为外夹式、管段式和插入式等。
按测量通道分类
超声波流量计可分为单通道和多通道两种。
超声波流量计的特点与优势
非接触式测量
超声波流量计不与流体直接接触， 对流体的温度、压力、粘度等参 数影响较小。
适用范围广
超声波流量计可适用于多种流体 介质，如气体、液体和浆液等。
高精度测量
工作原理
超声波流量计通常由一对或多对超声波换能器组成，一个作为发射器，另一个作为接收器。发射器发出超声波信 号，流体中的声波传播速度受到流速的影响，接收器接收到信号后，通过测量声波传播时间与无流动时的传播时 间之差，计算出流体的流速和流量。
超声波流量计的分类
1 2
3
按测量原理分类
超声波流量计可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、 噪声法等。
未来发展方向与趋势
集成化与模块化
实现超声波流量计的集成化和模块化，便于安装和维护。
无线传输与远程监控
实现流量计数据的无线传输和远程监控，提高管理效率。
多参数测量
拓展超声波流量计的多参数测量功能，如温度、压力等，提供更全 面的流体参数信息。
THANKS
04
超声波流量计的维护与保养
日常维护与灰尘、污
02
垢等杂质的积累。
超声波流量计的测流原理和应用.
超声波流量计的测流原理和应用1 引言利用超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快。
基于不同原理，适用于不同场合的各种形式的超声波流量计已相继出现，其应用领域涉及到工农业、水利、水电等部门，正日趋成为测流工作的首选工具。
2超声波流量计的测量原理超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒法等。
传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法。
其基本原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量；多普勒法的基本原理则是应用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。
2.1 时差法测量原理时差法测量流体流量的原理如图1 所示。
它利用声波在流体中传播时因流体流动方向不同而传播速度不同的特点, 测量它的顺流传播时间t1 和逆流传播时间t2 的差值, 从而计算流体流动的速度和流量。
图 1 超声波流量计测流原理图设静止流体中声速为c,流体流动速度为v,把一组换能器P1、P2与管渠轴线安装成9角，换能器的距离为L。
从P1到P2顺流发射时，声波传播时间t1 为：从P2到P1逆流发射时，声波的传播时间t2为：一般c>>v，则时差为：单声道测试系统只适用于小型渠道水位和流速变化不大的场合。
大型渠道水面宽、水深大，其流速纵横变化也较大，须采用多声道超声波测流才能获得准确的流量值，见图2。
应用公式(5) 、(6) 可测得流量Q。
以上各式中：d为垂直于水流方向上两换能器之间水平投影的距离，为声道数，S 为两声道之间的过水断面面积。
图2多声道超声波流量计测流原理图2.2 多普勒法测量原理多普勒法测量原理，是依据声波中的多普勒效应，检测其多普勒频率差。
超声波发生器为一固定声源，随流体以同速度运动的固体颗粒与声源有相对运动，该固体颗粒可把入射的超声波反射回接收器。
入射声波与反射声波之间的频率差就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移。
由于这个频率差正比于流体流速，所以通过测量频率差就可以求得流速，进而可以得到流体流量，如图3。
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。
超声波流量计的基本原理
超声波流量计的基本原理今天咱们来聊聊超声波流量计这个超有趣的东西哦。
你知道吗？超声波流量计就像是一个超级聪明的流量小侦探呢。
它的原理呀，和声音在介质里传播的那些奇妙事儿紧密相关。
咱先说说声音传播的速度吧。
在不同的介质里，声音传播的速度是不一样的哦。
就像你在空气中说话，声音传播的速度和在水里传播的速度就有很大差别。
超声波呢，是一种频率很高的声音，高到咱们人耳都听不到啦。
超声波流量计就是利用了超声波在流体（比如水或者油之类的液体）中传播速度的变化来测量流量的。
想象一下，有两个小超声波探头，就像两个小耳朵一样，放在管道的两边。
一个探头发出超声波，这个超声波就像一个小信使，朝着另一个探头飞奔而去。
当管道里没有流体流动的时候呢，超声波就按照它在这个介质里正常的速度传播过去。
但是呀，一旦管道里的流体开始流动了，就像是给这个小信使设置了一个小障碍，又像是给它加了一股顺风或者逆风。
如果流体朝着和超声波传播相同的方向流动，那超声波就会被“推”着走得更快一点；要是流体朝着和超声波传播相反的方向流动呢，超声波就会被“拖”着，走得慢一些。
这时候就很有趣啦，流量计就像一个特别机灵的小脑袋，它能准确地检测到超声波到达另一个探头的时间。
通过比较有流体流动和没有流体流动时超声波传播时间的差异，就能算出流体的流速啦。
就好像它能从超声波这个小信使的行程变化里，读懂流体流动的小秘密。
而且哦，这个超声波在管道里传播的时候，还不是随随便便的呢。
它的传播路径是有讲究的。
有时候是沿着管道的直径方向传播，这种叫做直射式超声波流量计。
还有一种呢，是超声波在管道里经过多次反射才到达另一个探头的，就像走了一个弯弯绕绕的小路，这种就是反射式超声波流量计。
你看，超声波流量计是不是很神奇呀？它就这么巧妙地利用了超声波在流体中的传播特性，来把那些看不见摸不着的流体流量给测量出来。
这就像是它在和流体玩一个小小的时间游戏，从时间的变化里算出流量这个大秘密。
而且呀，超声波流量计还有好多优点呢。
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tup = Ultrasound is Decelerated by Flow tdn = Ultrasound is Accelerated by Flow
tup tdn t tup tdn V f( t) Q V A
焊接短管
1.测量管线直径 2.确定中心线和传感器的轴向距离(外径) 3.标出短管焊接位置 4.确定第一个短管的焊接位置,做水平线,验 证第二个焊接位置与第一个焊接位置对 称,如有误差进行调整,上下半周长一定要 相等.
焊接短管.
焊接短管.
焊接短管.
焊接短管.
焊接短管.
5.开孔,并再次确认两孔对称 6.安装焊接专用工具,进行焊接. 7.焊接时应在两边先焊四个点,松开导杆固定锣丝. 确认导杆能前后移动.再固定锣丝,两边间隔焊 接,以防产生应力,导致导杆变形.焊接完成后要 确保导杆能轻松移出. 8.测量短管两端面的距离并记录. 9,检查短管的轴向距离是否与外径相等,并记录.
AT868超声波流量计原理 与安装调试
GE-SENSING:袁聪坚
How do we measure flow with it?
Transit-time Technique
Transducer is Both Transmitter and Receiver Encoded Ultrasonic Pulses Transit Times
其中：c是超声波在非流动介质中的声速，V是流体介质的流动 速度，tu和td之间的差为：
式中X是两个换能器在管线方向上的间距。 为了简化，我们假设，流体的流速和超声波在介质中的速度相 比是个小量。即： 上式可简化为：
也就是流体的流速为：
由此可见，流体的流速与超声波顺流和逆流传播的时间差成正比。 流量Q可以表示为：
• 任何安装误差都会对测试精度造成影响, 所以任何安装数据表的数据务必准确无 误,反复检查. • 专用安装工具要妥善保管,如有丢失损坏, 原价赔偿.请做好交接手续.
t = Proportional to Fluid Velocity
Classic “wetted” approach
时差法超声波流量计的原理 时差法超声波流量计（Transit Time Ultrasonic Flowmeter）其工作 原理如图1所示。他是利用一对超声波换能器相向交替（或同时） 收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺溜和逆流传播时间差来 间接测量流体的流速，在通过流速来计算流量的一种间接测量方法
编程并测试
可显示和输出的参数 • 瞬时流速 • 瞬时流量 • 累积流量 • 质量流量 • 诊断参数 信号强度SSup;SSdn 声速 SNSP
编程并测试
介质充满管道后需检测的参数和信号 • 信号强度SSup;SSdn 声速SNSP • 波型等 • 根据诊断参数调整有关输入参数得到准 确结果
安装要求
接线
• • • • •接线图已标记
安装步骤
1.选择传感器的安装位置 2.焊接短管. 3.安装PANA-ADAPTER和传感器 4.安装变送器及连线 5.编程并测试
选择传感器的安装位置
原则:上游要有10倍直径的直管段长度 下游要有5倍直径的直管段长度,即在传感 器安装点的上下游15倍直径长度的管线 上无弯头,阀等引起介质扰动的装置.
Q
D2
4
Vdt
需设定的参数
• • • • • • • • • • 外径OD 壁厚Wall 传播距离P 轴向距离L 传感器类型 流体类型 温度 密度 量程范围 单位
可显示的参数
• • • • • 流速 流量 累积流量 质量流量 诊断参数 信号强度SSup;SSdn 声速 SNSP • 输出4-20mA
2 。
图1中有两个超声波换能器：顺流换能器和逆流换能器，两只换 能器分别安装在流体管线的两侧并相距一定距离，管线的内直 径为D，超声波行走的路径长度为L,超声波顺流时间为tu,逆流时 间为td,超声波的传播方向与流体的流动方向加角为θ。由于流体 流动的原因，是超声波顺流传播L长度的距离所用的时间比逆流 传播所用的时间短，其时间差可用下式表示： 2
安装变送器及连线
安装变送器及连线
• 电源24V,注意接地. • 4-20mA输出加隔离器 • 传感器信号,上下游的传感器不能反接,信 号线在两侧. • RS232(调试用) • 接线图已标记
编程并测试
需输入的参数: • 外径OD • 壁厚Wall • 传播距离P • 轴向距离L • 传感器类型 • 流体类型 • 温度 • 密度 • 量程范围
安装工具
焊接短管
记录短管端面之间的距离
安装ADAPTER和传感器
安装ADAPTER和传感器
1.安装ADAPTER前测量ADAPTER的长度 2.加生料带后将ADAPTER旋进短管,测量短 管端面与ADAPTER端面的距离,计算旋 进的长度,则短管端面的距离减去两个 ADAPTER旋进的长度,即为超声波在水 中传播的距离.记于数据表格. 3.在传感器器上涂一薄层偶合剂后将传感 器旋进ADAPTER