超声波流量计利用了低电压、多脉冲时差原理,采用高精度和超稳定的双平衡信号差分发射、差分接收数字检测技术来测量顺流和逆流方向的声波传输时间,根据时差计算出流速。超声波流量计具有稳定性好、零点漂移小、测量精度高、量程比宽、抗干扰性强等特点。其中插入式和外夹式超声波流量计以其安装方便,测量精度高的优点被广泛应用于各个行业。
超声波流量计的流量计技术是使用超声波传感器。最流行的形式利用了称为运输时间或飞行时间的原理,即称为时差式超声波流量计。
[时差式超声波流量计]
超声波以一定角度传输到管道中的流体。通过超声波的传播时间的变化来测量流量。通过水前进的超声波在逆流时会缓慢传播,相反,在流动时会迅速传播。
当超声波束在液体中传播时,液体的流动将使传播时间产生微小变化,其传播时间的变化正比于液体的流速。零流量时,两个传感器发射和接收声波所需的时间完全相同(唯一可实际测量零流量的技术),液体流动时,逆流方向的声波传输时间大于顺流方向的声波传输时间。
其关系符合下面表达式:
其中:V介质流速 θ为声束与液体流动方向的夹角M为声束在液体的直线传播次数D为管道内径 Tup为声束在正方向上的传播时间Tdown为声束在逆方向上的传播时间ΔT=Tup–Tdown 通过上式计算出流速V,再通过我们输入到变送器上的管道数据D计算出流量。
流量公式为: Q=πV Q瞬时流量π圆周率D管道内径V流速
超声波流量计的特点:
1.没有压力损失
2·可以从管道外部进行检测的类型
缺点
1·需要长管直管
2·固体含量大的液体会导致故障
3·气泡很多时无法测量
超声波热量计:当流体与受热物体接触时,流体将热量从物体带走,从而增加流体的温度。热量计使用该原理来测量流量。热量计可分为两组:
(1)温差测量方法
在流体中安装加热器,并在上游和下游的2个点测量流体温度。然后通过这两个点之间的温差确定流量。这主要用于低流量的应用。
(2)功耗测量方法
在流体中安装加热器,在上游和下游的2个点测量流体温度。控制加热器以恒定地保持这两个点之间的固定温差。基于维持该温度所需的功率量确定流量。
超声波热量计的特点:
1·能够检测气体
2·基本没有压力损失
3·可以测量质量流量
缺点:
1·当流体温度发生变化时会出现错误
2·难以设置与流体的类型和成分相匹配的规格。
3·温度传感器或加热元件上有沉积/堆积时会出现错误。