利用超聲波測(cè)量液體和氣體的流速和流量很早就有人研究，但是由于技術(shù)水平所限，一直沒(méi)有大的進(jìn)展，自從進(jìn)入二十世紀(jì)七十年代以來(lái)，隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，以及數(shù)字化智能集成系統(tǒng)在中廣泛使用，使得超聲波流量汁獲得了實(shí)際上的應(yīng)用，超聲波流量計(jì)帶帶來(lái)了更準(zhǔn)確更便捷的測(cè)量手段。

 

1、超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理

    超聲波流量汁是一種非接觸式流量汁，工作原理是:超聲波在流體中傳播時(shí)其傳播速度要受到流體流速的影響，通過(guò)測(cè)量超聲波在流體中傳播速度可以檢測(cè)出流體的流速而換算出流量米以使用廣泛的時(shí)差法超聲波流量汁為例，當(dāng)超聲波在流體中傳播時(shí)順流方向超聲

波的傳播速度會(huì)增大、逆流方向則減小，即同一傳播距離就有不同的傳播時(shí)間，冉利用傳播速度之差與被測(cè)流體流速之關(guān)系求取流速而換算出流量即當(dāng)超聲波束在管道內(nèi)水介質(zhì)流動(dòng)方向上的‘上游傳感器’與“下流傳感器”之間傳播時(shí)，水的流動(dòng)會(huì)使超聲波束的傳播時(shí)間相對(duì)于靜態(tài)傳播產(chǎn)生一個(gè)微小變化，并且這個(gè)傳播時(shí)間的變化與水的流速成正比，這就是差式超聲波流量汁的測(cè)量原理其關(guān)系的理論表達(dá)式如下式:V=MD/sin2θx DT/TupTdown

    式中，M一為超聲波束在水中的白線(xiàn)傳播次數(shù)

    θ一為超聲波束與水流動(dòng)方向的夾角

    Tup一為超聲波束在正方向上的傳播時(shí)間(由上游傳感器到下游傳感器間的傳播時(shí)間)

    Tdown一為超聲波束在逆方向上的傳播時(shí)間(由下游傳感器到上游傳感器間的傳播時(shí)間)

    △T= Tup-Tdown

2、超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)

    超聲波流量汁基于微處理技術(shù)，大多采用集成電路及低電壓寬脈沖發(fā)射技術(shù)而設(shè)汁的在測(cè)量技術(shù)上，為取得史高的分辨率和史大的測(cè)量范圍，多使用O.ln、chao高分辨率時(shí)間測(cè)量線(xiàn)路它專(zhuān)門(mén)用于液體介質(zhì)測(cè)量特別是水的測(cè)量其顯著特點(diǎn)是:精度等級(jí)為士1.0%，可在不停

產(chǎn)狀態(tài)下帶壓安裝，主機(jī)既可安裝于值控室還可輸出電流、脈沖等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)并可利用RS232或RS485接口通訊進(jìn)行汁量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送另外該流量汁具有高可靠性、低功耗、抗十?dāng)_、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)

 

3超聲波流量計(jì)的構(gòu)造與安裝

3.1超聲波流量汁的構(gòu)造超聲波流量汁一般可分現(xiàn)場(chǎng)傳感器(即探頭)，傳輸電纜，顯不主機(jī)份大部分其傳感器有外夾式、插人式、法藍(lán)式(即管段式)，顯不主機(jī)分固定式、便攜式

3.2超聲波流量汁測(cè)量點(diǎn)的確定超聲波流量汁需先選取一個(gè)適宜的測(cè)量點(diǎn)，然后把測(cè)量點(diǎn)的水管參數(shù)輸人流量汁中，后將傳感器(即探頭)安裝在水管上。

3.2.1測(cè)量點(diǎn)的一般要求超聲波流量汁的測(cè)量點(diǎn)要求需在一定長(zhǎng)度的白管段上，即選擇水流分布均勻的管段，以減少測(cè)量誤差

3.2.2測(cè)量點(diǎn)的選取原則

1)測(cè)量點(diǎn)宜選擇距上游(水流米方向)10倍管徑長(zhǎng)度、距下游(水流去方向))5倍管徑長(zhǎng)度的均勻白管段(即上、下游閥門(mén)在該長(zhǎng)度以外，或水管的拐點(diǎn)在該長(zhǎng)度之外)

2)該白管段的材質(zhì)要均勻無(wú)疤、裂痕以利于超聲波傳輸

    3)該白管段的內(nèi)螃應(yīng)無(wú)水垢(若略有水垢有條件時(shí)可用蒸汽或高壓水吹掃)

    4)該白管段要充滿(mǎn)水(無(wú)論垂白或水平管段)

3.3超聲波流量汁傳感器的安裝超聲波流量汁傳感器的安裝質(zhì)量直接關(guān)乎水流量測(cè)量的準(zhǔn)確性、可信度和運(yùn)行可靠性

3.3.1超聲波流量汁傳感器(探頭)的分類(lèi)常用的超聲波流量汁傳感器按安裝方式有如下份種    外夾式傳感器一安裝時(shí)需將管外螃的擬安裝位置打磨光滑后用禍合劑將傳感器(探頭)貼于管外螃冉用專(zhuān)用夾緊裝置固定該方式能方便地在管外進(jìn)行水流量測(cè)量，也適合便攜式缺點(diǎn)是易因禍合劑的處置不當(dāng)引起信號(hào)接收狀態(tài)惡變而影響測(cè)量的穩(wěn)定性， 插人式傳感器一安裝時(shí)用鉆孔工具在不停產(chǎn)狀態(tài)下將傳感器(探頭)插人管路中優(yōu)點(diǎn)是能在水管內(nèi)螃結(jié)垢或水中帶氣情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的測(cè)量

    管段式傳感器一安裝時(shí)需要切開(kāi)選定的白管段，采用法藍(lán)聯(lián)接產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)出廠(chǎng)標(biāo)定，好處是傳感器可以不停產(chǎn)進(jìn)行維修，特點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確度高

3.3.2超聲波流量汁傳感器(探頭)的安裝超聲波流量汁傳感器(探頭)的安裝位置一般選擇兩個(gè)傳感器(探頭)管軸在輸水管道的管軸水平方向上或與管軸水平面成45度夾角超聲波流量汁傳感器(探頭)的安裝方式有Z,V,N,W方式其中N,W方式適用于管徑為SOmm以下的輸水管道，因使用難度和性?xún)r(jià)比較高而很少應(yīng)用常用方式有兩種:

 

    a、“V”方式安裝

      “V”式安裝是標(biāo)準(zhǔn)的安裝方法，可測(cè)管徑范圍為25mm-400mm

安裝傳感器(探頭)時(shí)須注意上下游兩傳感器(探頭)水平對(duì)齊，使其中

心連線(xiàn)與輸水管道軸線(xiàn)水平一致(不意圖見(jiàn)說(shuō)明書(shū))

 

    b、“Z”方式安裝

      Z”式安裝一般適用于輸水管道粗或水介質(zhì)不很潔凈或管道內(nèi)壁有水垢而使“V”式安裝信號(hào)失真狀況一般說(shuō)米，300mm以上管徑的輸水管道選用‘Z”式安裝較適宜，“Z”式安裝的可測(cè)管徑范圍通常在100mm-600mm安裝傳感器(探頭)時(shí)須注意上下游兩傳感器(探頭)與輸水管道軸線(xiàn)在同一平面內(nèi)，且上游傳感器(探頭)在低位、上游傳感器(探頭)在高位(示意圖見(jiàn)說(shuō)明書(shū))

3.33超聲波流量汁傳感器探頭的安裝檢查

    1)主要檢查傳感器(即探頭)的安裝位置是否適宜

    2)與水管外螃的結(jié)合是否光滑緊密

    3)通過(guò)主機(jī)檢查信號(hào)強(qiáng)度和信號(hào)質(zhì)量，觀察傳感器是否能夠接收到使主機(jī)正常}_作的超聲波信號(hào)

3.4超聲波流量汁的調(diào)試

3.4.1按流量汁要求輸人管道參數(shù)，}Y記錄

3.4.2對(duì)上下游傳感器(即探頭)的安裝位置、間距、管道接合度進(jìn)行

調(diào)整_將卜下游兩個(gè)方向卜接收的信號(hào)強(qiáng)度調(diào)整至強(qiáng)

 

4、超聲波流量計(jì)常見(jiàn)故障分析

4.1故障現(xiàn)象:瞬時(shí)流量汁波動(dòng)大

4.1.1故障原因:信號(hào)強(qiáng)度波動(dòng)大;木身測(cè)量流體波動(dòng)大

4.1.2處理對(duì)策:調(diào)整好探頭位置，提高信號(hào)強(qiáng)度，保證信號(hào)強(qiáng)度穩(wěn)

定，如木身流體波動(dòng)大，則位置不好，乖新選點(diǎn)，確保前l(fā)OD后SD的工況要求

4.2故障現(xiàn)象:外夾式流量汁信號(hào)低

4.2.1故障原因:管徑過(guò)大或管道結(jié)垢嚴(yán)乖或安裝方式不對(duì)

4.2.2處理對(duì)策:對(duì)管徑過(guò)大、結(jié)垢嚴(yán)乖者采用插人式探頭;乖新選擇安裝方式

4.3故障現(xiàn)象:插人式探頭使用一段時(shí)間后信號(hào)降低

4.3.1故障原因:可能探頭發(fā)生偏移或探頭表面水垢厚

4.3.2處理對(duì)策:乖新調(diào)整探頭位置，清冼探頭發(fā)射面

4.4故障現(xiàn)象:開(kāi)機(jī)無(wú)顯不

4.4.1故障原因:電源屬性與儀表額定值不對(duì)應(yīng)或保

4.4.2處理對(duì)策:檢查電源屬性是否與儀表的額定值相對(duì)應(yīng)，保險(xiǎn)絲是否燒斷如以上問(wèn)題無(wú)則通知廠(chǎng)家人員處理

4.5故障現(xiàn)象:開(kāi)機(jī)后儀表僅有背光而無(wú)任何字符顯不

4.5.1故障原因:一般為程序丟失

4.5.2處理對(duì)策:通知廠(chǎng)家人員處理

4.6故障現(xiàn)象:儀表在現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)十?dāng)_下無(wú)法使用

4.6.1故障原因:供電電源波動(dòng)范圍較大或周?chē)凶冾l器或強(qiáng)磁場(chǎng)干擾或接地線(xiàn)不正確

4.6.2處理對(duì)策:給儀表提供穩(wěn)定的供電電源;或?qū)x表安裝遠(yuǎn)離變頻器和強(qiáng)磁場(chǎng)十?dāng)_;或規(guī)范設(shè)置接地線(xiàn)超聲波線(xiàn)用屏蔽線(xiàn)，電源線(xiàn)分開(kāi)取，然后在電源輸人加磁環(huán)隔離變壓器

 

本文結(jié)語(yǔ)

超聲波流量汁的流量測(cè)量準(zhǔn)確度幾乎不受被測(cè)流體溫度、壓力粘密度等參數(shù)的影響，安裝可以在不斷管，不停止運(yùn)行的情況下進(jìn)降價(jià)比高，已成為多行業(yè)的**產(chǎn)品。