超声波流量计有何特点
一、超声波流量计特征:的测量范围大多为液体介质,流速为每秒数厘米至每秒十几米,管径为1厘米至不到数米,工作温度为低温(液氧、液化天然气等)至千度高温,工作压力接近真空至数百大气压,其响应时间为数毫米至24小时。
1 .结构简单,易于安装、使用和维护。 超声波流量计可夹在配管外侧安装,无需变更配管,因此临时检查配管内的流量非常方便。
2 .适用于大型圆形管和矩形管,原理上没有管径的限制,通用性高,可用同一仪器测量不同管径的管流量,使用时无需严格考虑管和壁厚,且其制造成本与管径基本无关,适用于管径更大、流量更大的情况
3 .待测液体只要能扩散声波就可以在管外测量。 该非接触测量方法无压力损失,不破坏流场,零件不受流体腐蚀和磨损。
4 .可直接给出被测流体的瞬时流量和累积流量,以模拟或数字量输出。
5 .由于只要是对介质几乎没有要求、能够传播声波的流体,就能够用超声波流量计测量流量,因此能够适用于各种流体,除了水、石油等常见的流体以外,特别适用于难以测量高温高压、腐蚀性液体、高粘度液体和气体等的情况,其能够测量非导电性液体,在不妨碍流量测量这一点上是超声波流量计的补充
6 .除测量流速和流量外,与微机并用智能化后,可进行各种配管、流体参数的设定,可自动综合测量流体的其他参数(成分、浓度、速度等)。
2 .为了提高精度,首先考虑影响精度的因素。
(1)安装方式的超声波流量计根据管径尺寸分为小管径、标准管径、大管径3种,其中小管径的管径范围为12mm-50mm,标准管径的管径范围为40mm-1000inm,大管径的管径范围为1000mm-4500mm。
小管径:采用模具法,测量时超声换能器的安装与管壁之间不存在角度,减少了超声波的能量损失,避免了波束偏移引起的误差。 同时音程与管径大小无关,可以延长超声波的传播时间,减少对时间测量精度的要求。
(2)提高超声波信号的检测精度:提高超声波信号的检测精度直接决定流量的测定精度,提高超声波信号的检测精度的方法主要有提高检测逻辑的检测精度和提高计时器的计时精度。首先,检测逻辑涉及过零法、动态阈值法、峰值检测法等检测点的选择。
超声波流量计的计时方法主要有单片机内置计数器、CPLD内置计数器、FPGA内置计数器、FPGA时钟边缘检测、专用时间数字转换芯片等。 其中,单片机内置计数器的最高时间分辨率一般为数十纳秒的CPLD和FPGA内置计数器的时序分辨率通常为数纳秒。 根据超声波流量计流量测量精度的要求,时间分辨率的要求一般在2ns以内。 影响时差法测量精度的因素总结为一些,包括温度变化、流速分布不均、管壁厚度、声道延迟等多个因素。 目前,许多超声波流量计在实际应用中采用了外置探头,因此没有考虑该探头凹陷处的流速变化。 当电路声音电路的传播延迟基本上对称地设计时,也可以不考虑电路声音电路的传播延迟的影响因素。 最后可以将流量计的误差集中在温度变化和流速分布的不均匀影响上,设计应着重考虑这两个因素,采取措施避免影响。
(3)温度(温度因素对流速c的影响)该时差法
(4)由于配管内流体的流速分布不均匀,单声道超声波流量计难以克服,流量的测量精度受到很大限制,因此单声道时差法的超声波流量计要求流体中无气泡、异物、流动事故等。 如果对测量精度有较高的要求,则可以考虑多通道进行测量,使用更科学的数学模型,更准确地估计管道各点的流速的真实值。
超声波流量计
1 .结构简单,易于安装、使用和维护。 超声波流量计可夹在配管外侧安装,无需变更配管,因此临时检查配管内的流量非常方便。
2 .适用于大型圆形管和矩形管,原理上没有管径的限制,通用性高,可用同一仪器测量不同管径的管流量,使用时无需严格考虑管和壁厚,且其制造成本与管径基本无关,适用于管径更大、流量更大的情况
3 .待测液体只要能扩散声波就可以在管外测量。 该非接触测量方法无压力损失,不破坏流场,零件不受流体腐蚀和磨损。
4 .可直接给出被测流体的瞬时流量和累积流量,以模拟或数字量输出。
5 .由于只要是对介质几乎没有要求、能够传播声波的流体,就能够用超声波流量计测量流量,因此能够适用于各种流体,除了水、石油等常见的流体以外,特别适用于难以测量高温高压、腐蚀性液体、高粘度液体和气体等的情况,其能够测量非导电性液体,在不妨碍流量测量这一点上是超声波流量计的补充
6 .除测量流速和流量外,与微机并用智能化后,可进行各种配管、流体参数的设定,可自动综合测量流体的其他参数(成分、浓度、速度等)。
2 .为了提高精度,首先考虑影响精度的因素。
(1)安装方式的超声波流量计根据管径尺寸分为小管径、标准管径、大管径3种,其中小管径的管径范围为12mm-50mm,标准管径的管径范围为40mm-1000inm,大管径的管径范围为1000mm-4500mm。
小管径:采用模具法,测量时超声换能器的安装与管壁之间不存在角度,减少了超声波的能量损失,避免了波束偏移引起的误差。 同时音程与管径大小无关,可以延长超声波的传播时间,减少对时间测量精度的要求。
(2)提高超声波信号的检测精度:提高超声波信号的检测精度直接决定流量的测定精度,提高超声波信号的检测精度的方法主要有提高检测逻辑的检测精度和提高计时器的计时精度。首先,检测逻辑涉及过零法、动态阈值法、峰值检测法等检测点的选择。
超声波流量计的计时方法主要有单片机内置计数器、CPLD内置计数器、FPGA内置计数器、FPGA时钟边缘检测、专用时间数字转换芯片等。 其中,单片机内置计数器的最高时间分辨率一般为数十纳秒的CPLD和FPGA内置计数器的时序分辨率通常为数纳秒。 根据超声波流量计流量测量精度的要求,时间分辨率的要求一般在2ns以内。 影响时差法测量精度的因素总结为一些,包括温度变化、流速分布不均、管壁厚度、声道延迟等多个因素。 目前,许多超声波流量计在实际应用中采用了外置探头,因此没有考虑该探头凹陷处的流速变化。 当电路声音电路的传播延迟基本上对称地设计时,也可以不考虑电路声音电路的传播延迟的影响因素。 最后可以将流量计的误差集中在温度变化和流速分布的不均匀影响上,设计应着重考虑这两个因素,采取措施避免影响。
(3)温度(温度因素对流速c的影响)该时差法
(4)由于配管内流体的流速分布不均匀,单声道超声波流量计难以克服,流量的测量精度受到很大限制,因此单声道时差法的超声波流量计要求流体中无气泡、异物、流动事故等。 如果对测量精度有较高的要求,则可以考虑多通道进行测量,使用更科学的数学模型,更准确地估计管道各点的流速的真实值。
超声波流量计
















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