山東外夾式傳感器的原理及應(yīng)用
2020/6/15 20:52:29??????點(diǎn)擊：
超聲波流量計(jì)具有非觸摸式丈量、低壓損、丈量規(guī)模寬等長(zhǎng)處，已經(jīng)被廣泛用于石油化工等行業(yè)的流量計(jì)量，特別適用于大口徑管道、非導(dǎo)電性流量丈量。
1 超聲波流量計(jì)的根本丈量原理
超聲波流量計(jì)使用超聲波在流體的順流和逆流中不同的傳播速度來丈量，丈量原理圖見圖1。最常見的有時(shí)差法、速差法和頻差法。
圖1 超聲流量計(jì)丈量原理示意圖
時(shí)差法：
速差法：
頻差法：
式中，L是A、B換能器的直線間隔，θ是流體流向與超聲波途徑的夾角。
由于聲速c受溫度的影響不容易疏忽，而式（5）中頻差與流速v成正比，且不含聲速c，丈量結(jié)果不受溫度影響，所以頻差法更為簡(jiǎn)略有用。也有專門使用管段內(nèi)流體的溫度分布隨流體活動(dòng)而改動(dòng)，溫度分布又引起聲速變化這一特色研發(fā)的超聲波流量計(jì)。
由于一般流速下，順流和逆流的時(shí)間差取決于管徑的大小，只有幾百納秒到幾微秒，所以高精度的時(shí)差、頻差的丈量方法與超聲波流量計(jì)丈量精度關(guān)系嚴(yán)密，例如荷蘭Instroment公司采用了高速數(shù)字處理電路技能，能檢測(cè)出微秒級(jí)的微小時(shí)間差，計(jì)時(shí)精度達(dá)到納秒級(jí)。
2 外夾式超聲波流量計(jì)的選型和裝置
依據(jù)換能器的裝置方法不同，超聲波流量計(jì)能夠分為：外夾式、管段式和刺進(jìn)式。外夾式超聲波流量計(jì)，是指將換能器貼
在管道外側(cè)的超聲波流量計(jì)。這種裝置方法是超聲波流量計(jì)的三種換能器裝置方法中，裝置和維護(hù)最為便利的一種，但是換能器信號(hào)的發(fā)射和接納信號(hào)通道最雜亂，有必要通過管道、（襯里）和流體介質(zhì)，丈量精度也相對(duì)較低。
選型注意事項(xiàng)
外表的選型是外表使用中非常重要的作業(yè)，超聲波流量計(jì)選型要特別注意搜集以下方面的信息：
.1 根本信息
被測(cè)流體稱號(hào)；***流量、***流量；***溫度、***溫度；管道材料；管道內(nèi)襯材料；管外徑D（或管壁厚度），管內(nèi)徑。
.2 防護(hù)等級(jí)挑選
一般有IP65和IP68兩種。IP65是防噴水型，在使用中能接受必定壓力和出水量的水柱噴發(fā)。IP68是潛水型，能夠長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)在水中。
.3 丈量點(diǎn)的挑選
1）丈量方位應(yīng)選在探頭上游大于10D和下游大于5D，充溢液體的直管段處；
2）丈量點(diǎn)挑選應(yīng)盡或許遠(yuǎn)離泵、閥門等設(shè)備，避免攪擾。原因同上，因要盡或許丈量平直流體，避免紊流帶來的丈量誤差；
3）丈量點(diǎn)挑選應(yīng)盡或許遠(yuǎn)離大功率電臺(tái)，強(qiáng)磁場(chǎng)攪擾源等；
4）管路管材應(yīng)均勻密實(shí)，易于超聲波傳播；
5）充分考慮管內(nèi)結(jié)垢情況，盡或許挑選無結(jié)垢的管段進(jìn)行丈量。
裝置注意事項(xiàng)
1）有必要把待裝置換能器的金屬管道外表打磨3倍探頭面積，去掉銹跡油漆，使管壁外表潤(rùn)滑平整，露出管道金屬的原有外表并保持原有弧度；
2）換能器的***線可懸空，但不能與正、負(fù)端短路；
3）換能器與管道觸摸部分要用耦合劑密封，防止空氣、沙塵和銹跡進(jìn)入；
4）夾具應(yīng)固定在換能器的中心部分，使之不易滑動(dòng)。
3 外夾式超聲波流量計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀
超聲波的特色之一是傳播衰減大，氣體吸收超聲波能量的才能最強(qiáng)，其次是液體和固體。故單***體的超聲波流量計(jì)中，外夾式氣體超聲波流量計(jì)在實(shí)踐使用中丈量精度一般都不高。為了進(jìn)步丈量的精度和信號(hào)強(qiáng)度，有些超聲波流量計(jì)采取了多通道丈量方法，使用多通道的丈量數(shù)據(jù)依據(jù)權(quán)值核算均勻流速。還有些超聲波流量計(jì)采用了寬束技能。該技能是由換能器宣布較寬頻率規(guī)模的聲束對(duì)管道壁進(jìn)行掃描和查找，使管道變成了換能器的一部分，使聲束能更大面積地掩蓋被測(cè)介質(zhì)的橫截面。有資料顯示寬束技能能夠用較少的聲道便可得到很高的穩(wěn)定性和重復(fù)性，可測(cè)***管徑能達(dá)15mm。
4 結(jié)束語
外夾式超聲波流量計(jì)是超聲波流量計(jì)使用長(zhǎng)處的最突出代表，跟著技能的不斷發(fā)展，丈量精度的不斷進(jìn)步，外夾式超聲波流量計(jì)必將會(huì)被越來越廣泛使用。因而了解并把握外夾式超聲波流量計(jì)功能特色，有利于更好地使用它為工業(yè)生產(chǎn)和計(jì)量服務(wù)。
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