流量测量仪表

1、流量测量仪表流量测量仪表目目 录录 概述超声波流量计电磁流量计概概 述述 流量是工业生产过程中的一个重要参数。流量流量是工业生产过程中的一个重要参数。流量就是单位时间内流经某一截面的流体数量。流体就是单位时间内流经某一截面的流体数量。流体可用体积流量和质量流量来表示，其单位分别用可用体积流量和质量流量来表示，其单位分别用m3/、L/h 和和 /h等。等。 流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示和记录某瞬时流体的流量值；计量表（总量表）和记录某瞬时流体的流量值；计量表（总量表）是指测量流体流量的仪表，它能累计某段时间间是指测量流体流量的仪表，它能累计某段时间

2、间隔内流体的总量，即各瞬时流量的累加和，如水隔内流体的总量，即各瞬时流量的累加和，如水表表,煤气表等。煤气表等。 概概 述述 工业上常用的流量仪表可分为两大类。 （1） 速度式流量计 以测量流体在管道中的流速作为测量依据来计算流体的仪表。如差压式流量计、变面积流量计、电磁流量计漩、涡流量计、冲量式流量计 、激光流量计堰、式流量计和叶轮水表等。 （2） 容积式流量计 它以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据。如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计和活塞式流量计等。超声波流量计超声波流量计超声波流量计超声波流量计一、工作原理一、工作原理 超声流量计是利用超声波在流体中的传播特性来实

3、现流量测量的。超声流量计是利用超声波在流体中的传播特性来实现流量测量的。是一种非接触式流量测量仪表。利用超声波测量流量的方法很是一种非接触式流量测量仪表。利用超声波测量流量的方法很多。根据对信号检测的方式的不同主要分为：多。根据对信号检测的方式的不同主要分为： 1、多普勒效应法：、多普勒效应法： 利用多普勒效应确定流量。当声源与目标之间有相对运动，利用多普勒效应确定流量。当声源与目标之间有相对运动，会引起声波在频率上的变化正比于运动的目标和静止的换能器会引起声波在频率上的变化正比于运动的目标和静止的换能器之间的相对速度。之间的相对速度。 特点：简单，不接触测量介质，一般用于含有颗粒和气泡的液特

4、点：简单，不接触测量介质，一般用于含有颗粒和气泡的液体或两相流流体的流量测量。体或两相流流体的流量测量。 超声波流量计超声波流量计2、波束偏移法：、波束偏移法： 装于管道一侧的换能器发射的超声波垂直于流体流动方装于管道一侧的换能器发射的超声波垂直于流体流动方向。流体的流动使波束产生偏移，这个幅差与流速有关。向。流体的流动使波束产生偏移，这个幅差与流速有关。 特点：线路简单，一般用于准确度要求不高的高速流体特点：线路简单，一般用于准确度要求不高的高速流体测量中。测量中。3、传播速度法：、传播速度法： 根据超声波在流体中顺流与逆流传播的速度之差与流体根据超声波在流体中顺流与逆流传播的速度之差与流体

5、流速有关的原理实现流体流量的测量。流速有关的原理实现流体流量的测量。 按照具体测量参数的不同又可分为：时间差法、相位差按照具体测量参数的不同又可分为：时间差法、相位差法、频率差法。法、频率差法。超声波流量计超声波流量计 相位差法：检测相位差法：检测相位差。由于相位测量相位差。由于相位测量技术较复杂，实际应用较少。技术较复杂，实际应用较少。 频率差法：检测频率差法：检测f频率差。主要用于大口频率差。主要用于大口径测量。径测量。 时间差法：检测时间差法：检测t时间差。测量中小口径时间差。测量中小口径流量准确度高，应用广泛。流量准确度高，应用广泛。 另外还有相关法和噪声法等测量方法。另外还有相关法和

6、噪声法等测量方法。超声波流量计超声波流量计 在工业生产测量中应用传播速度法最为普遍。下在工业生产测量中应用传播速度法最为普遍。下面主要讨论传播速度法中时差法的原理和推导。面主要讨论传播速度法中时差法的原理和推导。 时差法：利用声波在流体中顺流传播和逆流时差法：利用声波在流体中顺流传播和逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原理来测传播的时间差与流体流速成正比这一原理来测量流体流量的。原理如下图所示：量流体流量的。原理如下图所示： 超声波流量计超声波流量计 根据运动学原理，利用流体传播超声的特性根据运动学原理，利用流体传播超声的特性声波顺流传播速度为：声波顺流传播速度为：CVcos声波顺流传播时间

7、为：声波顺流传播时间为：t1=L（CVcos）声波逆流传播速度为：声波逆流传播速度为：CVcos声波逆流传播时间为：声波逆流传播时间为：t2=L（CVcos）超声波流量计超声波流量计时间差为：时间差为： tt2t1=L/（C-Vcos）L/（C+Vcos） 2LVcos（C2V2cos2）由于由于CV，故，故V2cos2可以忽略不计可以忽略不计 则：则：t2VLcos/C2 即：流体流速即：流体流速 V t C2/（2Lcos）超声波流量计超声波流量计二、结构二、结构 超声波流量计由超声波换能器、电子线路和流量显示三超声波流量计由超声波换能器、电子线路和流量显示三部分组成。部分组成。 换能器由

8、外壳、匹配层、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、换能器由外壳、匹配层、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆和引出电缆和Cymbal阵列接收器组成。阵列接收器组成。 超声波流量计超声波流量计 根据超声波换能器供电方式不同可分为：可以分为根据超声波换能器供电方式不同可分为：可以分为外贴式、插入式、管段式三种超声波流量计。外贴式、插入式、管段式三种超声波流量计。 1、外贴式、外贴式 外贴式超声波流量计是生产最早，用户最熟悉且应用外贴式超声波流量计是生产最早，用户最熟悉且应用最广泛的超声波流量计，安装换能器无需管道断流，最广泛的超声波流量计，安装换能器无需管道断流，即贴即用，它充分体现了超声波流量计安装简单、使

9、即贴即用，它充分体现了超声波流量计安装简单、使用方便的特点。用方便的特点。 超声波流量计超声波流量计2、管段式：、管段式： 某些管道因材质疏、导声不良，或者锈蚀严重，衬里某些管道因材质疏、导声不良，或者锈蚀严重，衬里和管道内空间有间隙等原因，导致超声波信号衰减严和管道内空间有间隙等原因，导致超声波信号衰减严重，用外贴式超声波流量计无法正常测量，所以产生重，用外贴式超声波流量计无法正常测量，所以产生了管段式超声波流量计。了管段式超声波流量计。 管段式超声波流量计把换能器和测量管组成一体，管段式超声波流量计把换能器和测量管组成一体，解决了外贴式流量计在测量中的一个难题。而且测量解决了外贴式流量计在测量中的一个难题。而且测量精度也比其它超声波流量计要高，但同时也牺牲了外精度也比其它超声波流量计要高，但同时也牺牲了外贴式超声波流量计不断流安装这一优点，要求切开管贴式超声波流量计不断流安装这一优点，要求切开管道安装换能器。道安装换能器。 超声波流量计超声波流量计3、插入式、插入式 插入式超声波流量计插入式超声波流量计 介于上述二者中间。在安装上可介于上述二者中间。在安装上可以不断流，利用专门工具在有水的管道上打孔，把换以不断流，利用专门工具在有水的管道上打孔，把换能器插入管道内，完成安装。由于换能器在管道内，能器插入管道内，完成安装。由于换能器在管道内，其信号的发射、接受只