超聲波流量計

外夾式或者管段式超聲波流量儀表是以“速度差法”為原理，測量圓管內(nèi)液體流量的儀表。它采用了的多脈沖技術(shù)、信號數(shù)字化處理技術(shù)及糾錯技術(shù)，使流量儀表更能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境，計量更方便、經(jīng)濟、準確。產(chǎn)品達到國內(nèi)外先進水平，可廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、給排水等領(lǐng)域。

介紹
定義
超聲波流量計是通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈沖)的作用以測量流量的儀表。[1]
原理
根據(jù)對信號檢測的原理超聲流量計可分為傳播速度差法(直接時差法、時差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。
超聲流量計和超聲波流量計一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬無阻礙流量計，是適于解決流量測量困難問題的一類流量計，特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點，它是發(fā)展迅速的一類流量計之一。
超聲波流量計采用時差式測量原理：一個探頭發(fā)射信號穿過管壁、介質(zhì)、另一側(cè)管壁后，被另一個探頭接收到，同時，第二個探頭同樣發(fā)射信號被第一個探頭接收到，由于受到介質(zhì)流速的影響，二者存在時間差Δt，根據(jù)推算可以得出流速V和時間差Δt之間的換算關(guān)系V=(C2/2L)×Δt，進而可以得到流量值Q

優(yōu)缺點
優(yōu)點
超聲波流量計是一種非接觸式儀表，它既可以測量大管徑的介質(zhì)流量也可以用于不易接觸和觀察的介質(zhì)的測量。它的測量準確度很高，幾乎不受被測介質(zhì)的各種參數(shù)的干擾，尤其可以解決其它儀表不能的強腐蝕性、非導電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測量問題。
缺點
現(xiàn)今所存在的缺點主要是可測流體的溫度范圍受超聲波換能鋁及換能器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制，以及高溫下被測流體傳聲速度的原始數(shù)據(jù)不全。目前我國只能用于測量200℃以下的流體。另外，超聲波流量計的測量線路比一般流量計復雜。這是因為，一般工業(yè)計量中液體的流速常常是每秒幾米，而聲波在液體中的傳播速度約為1500m/s左右，被測流體流速(流量)變化帶給聲速的變化量大也是10－3數(shù)量級．若要求測量流速的準確度為1%，則對聲速的測量準確度需為10-5～10-6數(shù)量級，因此有完善的測量線路才能實現(xiàn)，這也正是超聲波流量計只有在集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的前題下才能得到實際應(yīng)用的原因。
超聲波流量計由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，接收器接收到的超聲波信號，經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進行顯示和積算。這樣就實現(xiàn)了流量的檢測和顯示。
超聲波流量計常用壓電換能器。它利用壓電材料的壓電效應(yīng)，采用適出的發(fā)射電路把電能加到發(fā)射換能器的壓電元件上，使其產(chǎn)生超聲波振勸。超聲波以某一角度射入流體中傳播，然后由接收換能器接收，并經(jīng)壓電元件變?yōu)殡娔埽�以便檢測。發(fā)射換能器利用壓電元件的逆壓電效應(yīng)，而接收換能器則是利用壓電效應(yīng)。
超聲波流量計換能器的壓電元件常做成圓形薄片，沿厚度振動。薄片直徑超過厚度的10倍，以保證振動的方向性。壓電元件材料多采用鋯鈦酸鉛。為固定壓電元件，使超聲波以合適的角度射入到流體中，需把元件故人聲楔中，構(gòu)成換能器整體(又稱探頭)。聲楔的材料不僅要求強度高、耐老化，而且要求超聲波經(jīng)聲楔后能量損失小即透射系數(shù)接近1。常用的聲楔材料是有機玻璃，因為它透明，可以觀察到聲楔中壓電元件的組裝情況。另外，某些橡膠、塑料及膠木也可作聲楔材料。

特點功能
特點
◆獨特的信號數(shù)字化處理技術(shù)，使儀表測量信號更穩(wěn)定、抗干擾能力強、計量更準確。
◆無機械傳動部件不容易損壞，免維護，壽命長。
◆電路更優(yōu)化、集成度高、功耗低、可靠性高。
◆智能化標準信號輸出，人機界面友好、多種二次信號輸出，供您任意選擇。
◆管段式小管徑測量經(jīng)濟又方便，測量精度高。
外夾式超聲波流量計AFTU-2W的技術(shù)參數(shù)如下：
安裝方式：掛墻式
流速范圍：0~5m/s
準確度：測量值的±1%
重復性：0.2%
鍵盤：16（4×4）輕觸按鍵
顯示屏：20×2點陣字符背光液晶顯示
電源：10~36VDC/1Amax
外殼材質(zhì)：PC/ABS塑料
防護等級：IP65
環(huán)境溫度：-10℃~+50℃
輸出：頻率輸出0-5kHz，OCT方式：4-20mA輸出
通訊：RS-485通訊接口，支持Modbus協(xié)議
特點：
可做非接觸式測量
無流動阻撓測量,無壓力損失
可測量非導電性液體
量程比寬，用途廣泛
多種功能主機，攜帶方便
功能
下載測量值/記錄, 圖形顯示, 格式轉(zhuǎn)換操作系統(tǒng): WindowsTM ；過程輸出(可選)輸出與主設(shè)備電隔離輸出組數(shù)視輸出類型而定. 電流范圍: (0/4-20) mA精度: 0.1%讀數(shù)± 15μA有源輸出: Rext < 500??無源輸出: Uext < 24V, Rext < 1k??電壓范圍: (0~1) V或(0~10) V精度: 0~1V: 0.1%讀數(shù)± 1mV0~10V: 0.1%讀數(shù)± 10mV儀表阻抗: Ri = 500??頻率范圍: 0~1kHz或0~10kHz集電極開路: 24 V/4mA開關(guān)量集電極開路: 24 V/4mA干簧繼電器: 48 V/0.1A功能,如狀態(tài)輸出: 上下限, 符號變化或出錯脈沖輸出: 值: (0.01~1000)units寬度: (80~1000)ms過程輸入(可選)輸入與主設(shè)備電隔離, 多4組輸入.溫度類型: Pt100, 四線制范圍: -50℃~400℃分辨率: 0.1 K精度: ± (0.02K + 0.1%讀數(shù))電流范圍: 有源: (0~20)mA無源: (-20~20)mA精度: 0.1%讀數(shù)± 10 A有源輸入: Ri = 50??無源輸入: Uext < 24V, Rext < 1k??電壓范圍: (0~1) V或(0~10) V精度: 0~1V: 0.1%讀數(shù)± 1mV0~10V: 0.1%讀數(shù)± 10mV儀表阻抗: Ri= 1M夾裝式探頭
適用口徑: DN6-DN6500適用溫度: -30 to 400℃ (適用防爆區(qū)).測厚探頭（可選）測量范圍: (1.0 - 200) mm分辨率: 0.01 mm線性度: 0.1 mm標準型: -20℃ to +60℃高溫型: 0℃ to +200℃短時間可達+540℃應(yīng)用領(lǐng)域

應(yīng)用
概況
傳播時間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體。典型應(yīng)用有工廠排放液、:怪液、液化天然氣等;
氣體應(yīng)用方面在高壓天然氣領(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗;
環(huán)境
多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體,例如:未處理污水、工廠排放液、臟流程液;通常不適用于非常清潔的液體。

注意事項
超聲波流量計正確選型才能保證超聲波流量計更好的使用。選用什么種類的超聲波流量計應(yīng)根據(jù)被測流體介質(zhì)的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)來決定，使超聲波流量計的通徑、流量范圍、襯里材料、電極材料和輸出電流等都能適應(yīng)被測流體的性質(zhì)和流量測量的要求。
1、精密功能檢查
精度等級和功能根據(jù)測量要求和使用場合選擇儀表精 度等級，做到經(jīng)濟合算。比如用于貿(mào)易結(jié)算、產(chǎn)品交接和能源計量的場合，應(yīng)該選擇精度等級高些，如1.0級、0.5級，或者更高等級; 用于過程控制的場合，根據(jù)控制要求選擇不 同精度等級;有些僅僅是檢測一下過程流量，無需做精確控制和計量的場合，可以選擇精度等級稍低的，如1.5級、2.5級，甚至 4.0級，這時可以選用價格低廉的插入式超聲波流量計。
2、可測量的介質(zhì)
測量介質(zhì)流速、儀表量程與口徑 測量一般的介質(zhì)時，超聲波流量計的滿度 流量可以在測量介質(zhì)流速0.5—12m/s范圍內(nèi) 選用，范圍比較寬。選擇儀表規(guī)格(口徑)不一 定與工藝管道相同，應(yīng)視測量流量范圍是否 在流速范圍內(nèi)確定，即當管道流速偏低，不能滿足流量儀表要求時或者在此流速下測量準 確度不能保證時，需要縮小儀表口徑，從而提 高管內(nèi)流速，得到滿意測量結(jié)果。