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超声波流量计的优缺点

编辑:上海巨贯工业自动化设备有限公司时间:2021-12-08

  超声波流量计是通过检测流体流动对超声波束(或超声波脉冲)的影响来测量流量的仪器。根据信号检测原理,超声波流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频率差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤波法和噪声法等。超声波流量计和电磁流量计一样,是一种无阻碍的流量计,因为仪器流道中没有障碍物。它是一种适合解决流量测量难题的流量计,尤其适用于大口径流量测量。它是发展迅速的流量计之一。

  超声波流量计的优点:超声波流量计是一种非接触式仪表,可以测量大直径介质和不易接触观察的介质的流量。它的测量精度很高,几乎不受被测介质各种参数的干扰,尤其能解决其他仪器无法解决的强腐蚀性、非导电性、放射性和易燃易爆介质的流量测量问题。

  超声波流量计的缺点:目前主要缺点是被测流体的温度范围受限于超声换能器铝的温度电阻和换能器与管道的耦合材料,被测流体在高温下的传声速度原始数据不完整。目前,中国只能测量200℃以下的流体。此外,超声波流量计的测量电路比普通流量计复杂。这是因为在一般的工业测量中,液体的流速往往是每秒几米,而声波在液体中的传播速度约为1500m/s,被测流体的速度(流速)的变化会带来10-3个数量级的较大变化。如果要求测量速度的精度为1%,那么测量声速的精度应该在10-5~10-6个数量级,所以只能用完善的测量电路来实现。

  超声波流量计由超声波换能器、电子电路和流量显示及积累系统组成。超声波发射器将电能转换成超声波能量,并将其传输到被测流体。接收器接收的超声波信号被电子电路放大并转换成代表流速的电信号,该电信号被提供给显示和积分仪器用于显示和积分。这样就实现了流量检测和显示。

  超声流量计换能器的压电元件常做成圆形薄片,沿厚度方向振动。板材的直径超过厚度的10倍,以确保振动的方向性。锆钛酸铅主要用作压电元件材料。为了固定压电元件,使超声波以适当的角度注入流体,需要将元件放入声楔中,形成整个换能器(也称为探头)。声楔的材料不仅要求强度高、耐老化,还要求超声波通过声楔后能量损失小,即透射系数接近1。常用的声楔材料是有机玻璃,因为它是透明的,可以观察到压电元件在声楔中的组装。此外,一些橡胶、塑料和胶木也可以用作声学楔形材料。