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超聲波流量計的應用與故障處理
作者：
時(shí)間：2013-04-03
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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一、超聲波流量計的測量原理
超聲波流量計是一種非接觸式流量計。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)測量超聲波在流體中傳播速度可以檢測出流體的流速而換算出流量來(lái)。以使用最廣泛的時(shí)差法超聲波流量計為例，當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，再利用傳播速度之差與被測流體流速之關(guān)系求取流速而換算出流量。即當超聲波束在管道內水介質(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，這就是時(shí)差式超聲波流量計的測量原理。其關(guān)系的理論表達式如下式：
V=MD/sin2θ×△T/TupTdown
式中，M—為超聲波束在水中的直線(xiàn)傳播次數
θ—為超聲波束與水流動(dòng)方向的夾角
Tup—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—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
二、超聲波流量計的特點(diǎn)
超聲波流量計基于微處理技術(shù)，大多采用集成電路及低電壓寬脈沖發(fā)射技術(shù)而設計的。在測量技術(shù)上，為取得更高的分辨率和更大的測量范圍，多使用0.1ns超高分辨率時(shí)間測量線(xiàn)路。它專(zhuān)門(mén)用于液體介質(zhì)測量特別是水的測量。其顯著(zhù)特點(diǎn)是：精度等級為±1.0%，可在不停產(chǎn)狀態(tài)下帶壓安裝，主機既可安裝于值控室還可輸出電流、脈沖等標準信號并可利用RS232或RS485接口通訊進(jìn)行計量數據遠程傳送。該流量計具有高可靠性、低功耗、抗干擾、安裝維護方便等優(yōu)點(diǎn)。
三、超聲波流量計的基本構造與主要安裝方式
1、超聲波流量計的構造
超聲波流量計一般可分現場(chǎng)傳感器（即探頭），傳輸電纜，顯示主機三大部分。其傳感器有外夾式、插入式、法藍式（即管段式），顯示主機分固定式、便攜式，而便攜式主機可配備外夾式傳感器對固定在線(xiàn)運行的超聲波流量計進(jìn)行比對（現場(chǎng)校準）且安裝十分簡(jiǎn)便。
2、超聲波流量計測量點(diǎn)的確定
超聲波流量計需先選取一個(gè)適宜的測量點(diǎn)，然后把測量點(diǎn)的水管參數輸入流量計中，最后將傳感器（即探頭）安裝在水管上。
⑴測量點(diǎn)的一般要求
超聲波流量計的測量點(diǎn)要求需在一定長(cháng)度的直管段上，即選擇水流分布均勻的管段，以減少測量誤差。
⑵測量點(diǎn)的選取原則
⑴測量點(diǎn)宜選擇距上游（水流來(lái)方向）10倍管徑長(cháng)度、距下游（水流去方向）5倍管徑長(cháng)度的均勻直管段（即上、下游閥門(mén)在該長(cháng)度以外，或水管的拐點(diǎn)在該長(cháng)度之外）。
⑵該直管段的材質(zhì)要均勻無(wú)疤、裂痕以利于超聲波傳輸。
⑶該直管段的內壁應無(wú)水垢（若略有水垢有條件時(shí)可用蒸汽或高壓水吹掃）。
⑷該直管段要充滿(mǎn)水（無(wú)論垂直或水平管段）。
3、超聲波流量計傳感器的分類(lèi)及主要安裝方式
超聲波流量計傳感器的安裝質(zhì)量直接關(guān)乎水流量測量的準確性、可信度和運行可靠性。
⑴超聲波流量計傳感器（探頭）的分類(lèi)
常用的超聲波流量計傳感器按安裝方式有如下三種：
外夾式傳感器—安裝時(shí)需將管外壁的擬安裝位置打磨光滑后用耦合劑將傳感器（探頭）貼于管外壁再用專(zhuān)用夾緊裝置固定。該方式能方便地在管外進(jìn)行水流量測量，也適合便攜式。缺點(diǎn)是易因耦合劑的處置不當引起信號接收狀態(tài)惡變而影響測量的穩定性。
插入式傳感器—安裝時(shí)用鉆孔工具在不停產(chǎn)狀態(tài)下將傳感器（探頭）插入管路中。優(yōu)點(diǎn)是能在水管內壁結垢或水中帶氣情況下實(shí)現穩定可靠的測量。
管段式傳感器—安裝時(shí)需要切開(kāi)選定的直管段，采用法藍聯(lián)接。產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)出廠(chǎng)標定，好處是傳感器可以不停產(chǎn)進(jìn)行維修，特點(diǎn)是測量準確度高。
⑵超聲波流量計傳感器（探頭）的安裝
超聲波流量計傳感器（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。
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