超声波流量计测量的解决方法

超声波流量计测量的解决方法

      超声波流量计是一种利用超声波脉冲来测量流体流量的速度式流量仪表，流速乘以截面积就是流量。由于管道公称直径不是外径，也不是内径，而是近似钢管内径的一个名义尺寸，每一公称直径对应一个外径超声波流量计测量原理当超声波在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速，其关系符合下列表达式：

　　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

　　超声波流量计测量设静止流体中的声速为c，流体流动的速度为u，传播距离为l，当声波与流体流动方向一致时（即顺流方向），其传播速度为c+u;反之，传播速度为c-u.在相距为l的两处分别放置两组超声波发生器和接收器（t1,r1）和（t2,r2）。当t1顺方向，t2逆方向发射超声波时，超声波分别到达接收器r1和r2所需要的时间为t1和t2,则

　　t1=l/（c+u） t2=l/（c-u）

　　由于在工业管道中，流体的流速比声速小的多，即c>>u,因此两者的时间差为 ▽t=t2-t1=2lu/cc 由此可知，当声波在流体中的传播速度c已知时，只要测出时间差▽t即可求出流速u，进而可求出流量q。利用这个原理进行流量测量的方法称为时差法。此外还可用相差法、频差法等。

　　超声波流量计测量相差法原理：如果超声波发射器发射连续超声脉冲或周期较长的脉冲列，则在顺流和逆流发射时所接收到的信号之间便要产生相位差▽o,即▽o=w▽t=2wlu/cc

　　式中，w为超声波角频率。当测得▽o时即可求出u,进而求得流量q。此法用测量相位差▽o代替了测量微小的时差▽t，有利于提高测量精度。但存在者声速c对测量结果的影响。

　　频差法原理：为了消除声速c的影响，常采用频差法。由前可知，上、下游接收器接受到的超声波的频率之差为▽f可用下式表示 ▽f=[（c+u）/l]-[（c-u）/l]=2u/l 由此可知，只要测得▽f就可求得流量q，并且此法与声速无关。

　　目前水电站多采用浮子式液位计或投入式液位计来进行水位测量。其缺点为：测量精度低，不可靠，经常出现浮子卡死不动和传感器堵塞导致测不准;维护工作量大，安装、调试不便，采集到的仅是模拟告警信号，不能直接进入电厂计算机监控系统。对无人值班电厂不实用。

　　超声波流量计测量水位的原理以及安装要求

　　超声波流量液位计工作时，高频脉冲声波由换能器（探头）发出，遇被测物体（水面）表面被反射，折回的反射回波被同一换能器（探头）接收，转换成电信号。脉冲发送和接收之间的时间（声波的运动时间）与换能器到物体表面的距离成正比，声波传输的距离s与声速c和传输时间t之间的关系可以用公式表示：s=　cⅹt/2