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新型超声波流量计

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2018/08/29 00:00
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目前市场上所用的流量计按使用时是否在流体上附加能量而主要分为两大类。一类是流量计在流体上附加能量,如电磁能、声能,代表有电磁流量计,超声波流量计;另一类是流量计在流体上不附加任何能量,只通过流体自身能量的变化而计量流量,如涡轮流量计、孔板流量计。研究表明,第一类流量计的计量准确度高,更适合计量发展的要求。  超声波流量计近年来在天然气计量领域中广泛应用,它由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系

 目前市场上所用的流量计按使用时是否在流体上附加能量而主要分为两大类。一类是流量计在流体上附加能量,如电磁能、声 能,代表有电磁流量计,超声波流量计;另一类是流量计在流体上不附加任何能量,只通过流体自身能量的变化而计量流量,如涡轮流量计、孔板流量计。研究表 明,第一类流量计的计量准确度高,更适合计量发展的要求。

  超声波流量计近年来在天然气计量领域中广泛应用,它由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。其通过检测流体流动时对超声脉速的作用以测量流体的流量,采用高斯积分的方法来消除流量计在管道上安装带来的系统误差。

  根据对信号检测的原理,目前超声波流量计检测方法大致可分传播速度差法(包括直接时差法、时差法、相位差法、频差法)、波束偏移法、多普勒法、相关法、空 间滤波法及躁声法等。其中噪声波流量计原理及结构最简单,便于测量和携带,价格便宜,但准确度较低,适于在流量测量准确度要求不高的场合使用。由于直接时 差法、时差法、频差法和相位差法的基本原理都是通过测量超声脉冲顺流和逆流传报时速度之差来反映流体的流速的,故又统称为传播速度差法。其中步差法和时差 法克服了声速随流体温度变化带来的误差,准确度较高,所以被广泛采用。

  波束偏移法是利用超声波束在流体中的传播方向随流体流速变化而产生偏移来反映流体流速的,低流速时灵敏度很低,适用性不大。

  多普勒法是利用声学多普勒原理,通过测量不均匀流体中散射体散射的超声波多普勒频移来确定流体流量的,适用于含悬浮颗粒、气泡等流体的流量测量。

  相关法是利用相关技术测量流量,此法的测量准确度与流体中的声速无关,因而测量准确度高,适用范围广。

  美国标准技术研究院近几年致力于研究准确度更高的超声波流量计。目前研制的这种新型超声波流量计采用11声道。在实验中,通过计算机模拟流体在管道中的流 动和超声波信号在流体内传播的情况,以此精确确定超声波在流体内部传播的时间。通过分析信号衰减而获取相应的修正系数,并在计算机中建立流体不同流动情况 下的数据库并加以分析从而提高了传播时间的准确性;再通过修正后的高斯积分公式及加速计算法计算出流体的瞬时体积流量,大大提高了超声波流量计的准确性。

  新型超声波流量计内部装有新型流量调节装置或整流器,一方面能消除流体漩涡对测量的影响,另一方面使流体充分地与管线对称轴形成完整对流,从而使超声波能完整地在流体内传播,保证了8声道内的超声波传播时间测量的高再现性,从而提高计量精度。

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