自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)68超聲流量計(jì)ppt課件

1、提提 綱綱6.1 概述概述6.2 渦輪番量計(jì)渦輪番量計(jì)6.3 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)6.4 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)6.5 旋渦流量計(jì)旋渦流量計(jì)6.6 節(jié)流流量計(jì)節(jié)流流量計(jì)6.7 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)6.8 超聲流量計(jì)超聲流量計(jì)6.9 質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)6.10 流量計(jì)校驗(yàn)流量計(jì)校驗(yàn) 周期：周期：T=1/f；取決于聲源；取決于聲源； 波長(zhǎng)：波長(zhǎng)：=C*T ; C聲速，取決于介質(zhì)性質(zhì)；聲速，取決于介質(zhì)性質(zhì)； 舉例：舉例： F=50KHz, T=0.02mS, =6.8mm (C=340m/s); F=1MHz, T=1S, =1.5mm (C=1500m/s,常溫常溫水水); 聲速：超聲波在物質(zhì)

2、中的傳播速度聲速：超聲波在物質(zhì)中的傳播速度 鋼：鋼：C=5.95*103m/s; 水：水：C=1557-0.0245(74-t2)，t為為； T=0時(shí)，時(shí)， C=1423m/s; T=30時(shí)，時(shí)，C=1509m/s; 空氣：空氣：C=331.4(1+t/273)0.5,除此之外，還受除此之外，還受濕度、成分的影響。濕度、成分的影響。 T=0時(shí)，時(shí)，C=331.4m/s; T=30，C=349.1m/s; %6CC%35. 5CC 聲波在界面上的折射：聲波在界面上的折射： 類(lèi)似于光的折射類(lèi)似于光的折射1=2= 介質(zhì)的阻抗特性介質(zhì)的阻抗特性: Z=C ； 密度；密度； C速度；速度；21211si

3、nsinsinCCC12在垂直于界面入射時(shí)，聲強(qiáng)反射系數(shù)：在垂直于界面入射時(shí)，聲強(qiáng)反射系數(shù)：在垂直于界面入射時(shí)，聲強(qiáng)透射系數(shù)：在垂直于界面入射時(shí)，聲強(qiáng)透射系數(shù)：鋼：鋼： Z=7800*5.95*103=4.64*107；水：水：t=0，Z=1000*1423=1.423*106;空氣：空氣：t=0，Z=1.293*331.4=4.285*102;鋼水界面：鋼水界面：=0.885，=0.115；氣水界面：氣水界面：=0.9988，=0.0012；21212ZZZZ122212121212)(411ZZZZZZZZ 超聲波在傳播過(guò)程中的衰減：超聲波在傳播過(guò)程中的衰減： 由于介質(zhì)的粘性而呵斥的衰減由

4、于介質(zhì)的粘性而呵斥的衰減 熱傳導(dǎo)呵斥的吸收衰減熱傳導(dǎo)呵斥的吸收衰減: 由于介質(zhì)的散射而呵斥的衰減由于介質(zhì)的散射而呵斥的衰減 聲強(qiáng)：聲強(qiáng)： 固固液液氣氣 4fs2faxePP02fa超聲波的指向性：超聲波的指向性： Sin=1.22/D=1.22C*T/D=1.22C/fD，:主瓣半角主瓣半角(半分散角半分散角)；D:晶片直徑晶片直徑; f:超聲超聲波頻率波頻率超聲波用途：超聲清洗、醫(yī)學(xué)治療、超聲探超聲波用途：超聲清洗、醫(yī)學(xué)治療、超聲探傷、超聲測(cè)距傷、超聲測(cè)距按丈量原理分為：按丈量原理分為： 傳播速度差傳播速度差 時(shí)差法、頻差法、相時(shí)差法、頻差法、相差法差法多普勒式多普勒式相關(guān)法相關(guān)法 6.8.

5、1 概述概述國(guó)外主要廠商產(chǎn)品引見(jiàn)國(guó)外主要廠商產(chǎn)品引見(jiàn)德國(guó)德國(guó)KROHNE高精度；高精度；低功耗低功耗1 W，可運(yùn)用太陽(yáng)能；，可運(yùn)用太陽(yáng)能；DN80流速上限流速上限 57 m/s；DN400流速上限流速上限 30 m/s；示值誤差示值誤差 0.2%；反復(fù)性反復(fù)性 0.2； ALTOSONIC IV 4聲道氣體超聲流量計(jì)聲道氣體超聲流量計(jì)獨(dú)特的三聲道截面設(shè)計(jì)；獨(dú)特的三聲道截面設(shè)計(jì)；傳感器專(zhuān)利設(shè)計(jì)；傳感器專(zhuān)利設(shè)計(jì)；數(shù)字信號(hào)處置數(shù)字信號(hào)處置(DSP)；流速丈量范圍流速丈量范圍020 m/s；當(dāng)流速大于當(dāng)流速大于0.5 m/s時(shí)，示值時(shí)，示值誤差誤差 0.5%；當(dāng)流速小于當(dāng)流速小于0.5 m/s時(shí)，絕對(duì)

6、時(shí)，絕對(duì)誤差為誤差為2.5 mm/s反復(fù)性反復(fù)性 0.2； UFM 3030KROHNE3聲道液體超聲流量計(jì)聲道液體超聲流量計(jì)兩聲道通用型：兩聲道通用型：工藝流程的氣體超聲流量計(jì)工藝流程的氣體超聲流量計(jì)強(qiáng)化構(gòu)造，維護(hù)罩；強(qiáng)化構(gòu)造，維護(hù)罩；全金屬微型傳感器；全金屬微型傳感器；DN50流速上限流速上限57 m/s；DN600流速上限流速上限30 m/s；低功耗低功耗1 W；示值誤差示值誤差 1%；反復(fù)性反復(fù)性 0.2； OPTISONIC 7060KROHNE美國(guó)康樂(lè)創(chuàng)美國(guó)康樂(lè)創(chuàng)CONTROLOTRON雙聲道固定式雙聲道固定式液體超聲流量計(jì)液體超聲流量計(jì)全天候機(jī)箱設(shè)計(jì)全天候機(jī)箱設(shè)計(jì) 1010N 雙

7、聲道便攜式超聲流量計(jì)雙聲道便攜式超聲流量計(jì)外貼式安裝方便；外貼式安裝方便；32位流量計(jì)算機(jī)位流量計(jì)算機(jī) ；寬脈沖時(shí)差式和多普勒兩寬脈沖時(shí)差式和多普勒兩用用 ；根本精度根本精度 1%； 1010WPCONTROLOTRON英國(guó)英國(guó)MICRONICS便攜式液體超聲流量計(jì)便攜式液體超聲流量計(jì)帶圖表顯示功能帶圖表顯示功能LCD； 覆膜觸摸式按鍵覆膜觸摸式按鍵16個(gè)；個(gè)；管徑范圍：管徑范圍：50-1000 mm ；流速：流速：0.12-12.39 m/s ; 反復(fù)性：反復(fù)性：0.5%; 讀數(shù)誤差：讀數(shù)誤差：1-3% ;長(zhǎng)度：長(zhǎng)度：236 mm; 寬度：寬度：125 mm; 高度：高度：41 mm; 分量

8、：小于分量：小于1.5 kg; PFSE 在線安裝式超聲波流量計(jì)在線安裝式超聲波流量計(jì)可安裝配套溫度傳感器可安裝配套溫度傳感器從而測(cè)得熱量。從而測(cè)得熱量。 U2000 MICRONICS日本富士電機(jī)日本富士電機(jī)FUJI新式脈沖多普勒法與新式脈沖多普勒法與傳播時(shí)間差法并用的傳播時(shí)間差法并用的新一代混合型超聲波流量計(jì)新一代混合型超聲波流量計(jì) 脈沖多普勒方式脈沖多普勒方式 ：流速范圍：流速范圍：00.3 m/s4 m/s；精度：精度：0.51.0。傳播時(shí)間差方式：傳播時(shí)間差方式：流速范圍：流速范圍： 00.3m/s32m/s；精度：精度：1.01.5。FSH/FSW便攜型超聲波液體流量計(jì)便攜型超聲波

9、液體流量計(jì)大屏幕圖形顯示；大屏幕圖形顯示； 具備接納信號(hào)波形顯示功能；具備接納信號(hào)波形顯示功能； 一體型打印機(jī)一體型打印機(jī) ；高精度：高精度：1% of rate；適用管徑：適用管徑：13mm6000mm；流速范圍：流速范圍：0.332m/s；FLC/FLD FUJI丈量值顯示畫(huà)面丈量值顯示畫(huà)面流量趨勢(shì)圖流量趨勢(shì)圖 接納信號(hào)波形顯示功能接納信號(hào)波形顯示功能 一體型打印機(jī)一體型打印機(jī) 美國(guó)通用美國(guó)通用GE高精度氣體流量丈量高精度氣體流量丈量 系統(tǒng)由一個(gè)帶有兩對(duì)系統(tǒng)由一個(gè)帶有兩對(duì)沿直徑單聲程安裝傳感器沿直徑單聲程安裝傳感器及流量計(jì)的丈量管本體、及流量計(jì)的丈量管本體、十倍于管直徑的直管段十倍于管直徑

10、的直管段和流場(chǎng)整流板組成。和流場(chǎng)整流板組成。 流速范圍：流速范圍：0.0346m/s；精度：精度：0.1？0.51Sentinel國(guó)內(nèi)主要廠商產(chǎn)品引見(jiàn)國(guó)內(nèi)主要廠商產(chǎn)品引見(jiàn)北京昌民北京昌民多聲道氣體超聲流量計(jì)多聲道氣體超聲流量計(jì)具有國(guó)際專(zhuān)利的非實(shí)流具有國(guó)際專(zhuān)利的非實(shí)流標(biāo)定技術(shù)干標(biāo)標(biāo)定技術(shù)干標(biāo)流速范圍：流速范圍：0.535 m/s；準(zhǔn)確度等級(jí)：準(zhǔn)確度等級(jí)：0.5級(jí)；級(jí)；反復(fù)性：反復(fù)性： 0.2；功率：功率：15W；URG-1000非滿管型超聲流量計(jì)非滿管型超聲流量計(jì) URG-1010 北京昌民北京昌民添加液位計(jì)丈量液位，計(jì)算出實(shí)踐流體的截面積，添加液位計(jì)丈量液位，計(jì)算出實(shí)踐流體的截面積，從而計(jì)算流

11、量。從而計(jì)算流量。明渠型超聲流量計(jì)明渠型超聲流量計(jì)UR 2000 UR 2000 北京昌民北京昌民唐山匯中唐山匯中唐山匯中唐山匯中國(guó)內(nèi)首創(chuàng)插入式超聲流量傳感器國(guó)內(nèi)首創(chuàng)插入式超聲流量傳感器 唐山匯中唐山匯中唐山匯中唐山匯中雙面雙面18聲道聲道DN500mm液體超聲流量計(jì)樣機(jī)液體超聲流量計(jì)樣機(jī)6.8.2 時(shí)差法丈量原理時(shí)差法丈量原理超聲換能器超聲探頭超聲換能器超聲探頭壓電陶壓電陶瓷片瓷片接納超聲波：壓電效應(yīng)；接納超聲波：壓電效應(yīng)；發(fā)射超聲波：逆壓電效應(yīng)；發(fā)射超聲波：逆壓電效應(yīng)；L LD Du uT T1 1R R1 1T T2 2R R2 2u uc c流速流速u(mài)聲速聲速c探頭普通均具有雙功能探頭

12、普通均具有雙功能聲路角聲路角脈沖超聲任務(wù)方式脈沖超聲任務(wù)方式順流時(shí)順流時(shí): T1R2: T1R2逆流時(shí)：逆流時(shí)：T2R1T2R1一一個(gè)個(gè)探探頭頭只只干干一一件件事事cos1ucLtcos2ucLt22212coscos2ucuLtttL LD Du uT T1 1R R1 1T T2 2R R2 2u uc cc|水水1500m/s，u1m/s，故，故222cosuc 可得：可得：cos22Ltcu222coscos2ucuLtL LD Du uT T1 1R R1 1T T2 2R R2 2u uc c聲速聲速c是溫度、介質(zhì)種類(lèi)和成分的函數(shù)，故應(yīng)消去是溫度、介質(zhì)種類(lèi)和成分的函數(shù)，故應(yīng)消去c：

13、2221coscoscLucLucLtt2122ttLc 2112211221122sincossin2cos2t tttDt tttDt tttLu當(dāng)當(dāng)45時(shí)時(shí)2112ttttDuL LD Du uT T1 1R R1 1T T2 2R R2 2u uc c代入代入 得：得：cos22Ltcu6.8.3 頻差法丈量原理頻差法丈量原理 經(jīng)過(guò)丈量脈沖超聲波順流聲循環(huán)和逆流經(jīng)過(guò)丈量脈沖超聲波順流聲循環(huán)和逆流聲循環(huán)的頻率差來(lái)測(cè)流量。一個(gè)聲循環(huán)聲循環(huán)的頻率差來(lái)測(cè)流量。一個(gè)聲循環(huán)周期為：周期為：L LD Du uT T1 1R R1 1T T2 2R R2 2u uc c發(fā)射發(fā)射接納接納介質(zhì)介質(zhì)Luct

14、fcos111順流時(shí)順流時(shí)Luctfcos122逆流時(shí)逆流時(shí)Lufffcos221一對(duì)超聲換能器，在一定一對(duì)超聲換能器，在一定的時(shí)間間隔內(nèi)交替作為發(fā)的時(shí)間間隔內(nèi)交替作為發(fā)射和接納器。射和接納器。Lufcos2sinDL fDffLu2sin)(cos221當(dāng)當(dāng)45時(shí)時(shí)fDuL LD Du uT T1 1R R1 1T T2 2R R2 2u uc c2112212111ttttttfff實(shí)踐上：實(shí)踐上：2112t tttDu本質(zhì)與時(shí)差法一樣本質(zhì)與時(shí)差法一樣討討 論論1. 頻差法測(cè)得的是直徑上的平均流頻差法測(cè)得的是直徑上的平均流速速u(mài)D，求流量需求的是整個(gè)管道截，求流量需求的是整個(gè)管道截面的平均

15、流速面的平均流速u(mài)A，uA=f(uD)函數(shù)關(guān)系隨流型而變；函數(shù)關(guān)系隨流型而變；L LD Du uT T1 1R R1 1T T2 2R R2 2u uc c2. 脈沖超聲波接納脈沖超聲波接納-門(mén)限電平法門(mén)限電平法 與介質(zhì)對(duì)超聲波衰減程度相關(guān)與介質(zhì)對(duì)超聲波衰減程度相關(guān)介質(zhì)干凈；介質(zhì)干凈；3. 管壁內(nèi)外干凈，否那么衰減太大。管壁內(nèi)外干凈，否那么衰減太大。門(mén)限電平門(mén)限電平超聲波周期超聲波周期L LD Du uT T1 1R R1 1T T2 2R R2 2u uc c 6.8.4 多普勒法丈量原理多普勒法丈量原理 多普勒效應(yīng)：聲源與察看者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，察看者所感遭到的聲多普勒效應(yīng)：聲源與察看者之

16、間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，察看者所感遭到的聲頻率將不同于聲源的頻率。頻率將不同于聲源的頻率。 實(shí)例實(shí)例火車(chē)?guó)Q笛。火車(chē)?guó)Q笛。 當(dāng)察看者靜止當(dāng)察看者靜止,聲源以速度聲源以速度vs運(yùn)動(dòng)時(shí)：運(yùn)動(dòng)時(shí)：當(dāng)察看者向靜止聲源當(dāng)察看者向靜止聲源以速度以速度vR運(yùn)動(dòng)時(shí)：運(yùn)動(dòng)時(shí)：vRSRRfcvcfSsRfvccf當(dāng)超聲波束打在一粒子上，發(fā)射超聲波當(dāng)超聲波束打在一粒子上，發(fā)射超聲波f1，粒子接納，粒子接納f212cosfcucf2cosfuccfs存在散射粒子存在散射粒子介質(zhì)非干凈，污水丈量介質(zhì)非干凈，污水丈量延續(xù)超聲波延續(xù)超聲波任務(wù)條件任務(wù)條件SRRfcvcf粒子又以粒子又以f2的頻率反射出去，接納器接到的頻率為的頻率反射

17、出去，接納器接到的頻率為fsSsRfvccf接納與發(fā)射超聲波頻率之差為接納與發(fā)射超聲波頻率之差為11cos2fcufffs流體流速流體流速ffcucos21上式中含有聲速上式中含有聲速c，它的變化直接影響流速的丈量，在，它的變化直接影響流速的丈量，在多普勒流量計(jì)中普通采用聲楔處置這一問(wèn)題。多普勒流量計(jì)中普通采用聲楔處置這一問(wèn)題。)cos21 (coscoscos112cufucucffuccfs根據(jù)折射定理根據(jù)折射定理(Snall斯納爾定律斯納爾定律)c c1 11 1c ccossinsin11ccc聲楔是固定資料，聲楔是固定資料，c1變化較小，而且盡量選擇聲速穩(wěn)變化較小，而且盡量選擇聲速穩(wěn)

18、定的資料作為聲楔資料。定的資料作為聲楔資料。ffcu111sin2ffcucos21討討 論論1. 丈量的是粒子、氣泡等散射體速度，丈量的是粒子、氣泡等散射體速度，而不是流體速度；而不是流體速度；2. 丈量的點(diǎn)速度與管道橫截面速度是丈量的點(diǎn)速度與管道橫截面速度是有區(qū)別的。有區(qū)別的。6.8.5 超聲流量計(jì)的特點(diǎn)與安裝運(yùn)用超聲流量計(jì)的特點(diǎn)與安裝運(yùn)用特點(diǎn)：特點(diǎn)： 獨(dú)一能實(shí)現(xiàn)非接觸式丈量的流量計(jì)夾獨(dú)一能實(shí)現(xiàn)非接觸式丈量的流量計(jì)夾裝式；裝式； 可制成便攜式儀表；可制成便攜式儀表； 無(wú)阻流件，無(wú)壓力損失；無(wú)阻流件，無(wú)壓力損失； 準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度0.1%5%？；？； 管道內(nèi)外壁干凈，需足夠長(zhǎng)的直管段；管道內(nèi)外壁干凈，需足夠長(zhǎng)的直管段； 傳播速度差法流量計(jì)需介質(zhì)干凈，而多傳播速度差法流量計(jì)需介質(zhì)干凈，而多普勒流量計(jì)需有散射粒子，適于污水和普勒流量計(jì)需有散射粒子，適于污水和含氣泡的液體；含氣泡的液體； 特別適宜大管徑丈量，其本錢(qián)與管徑根特別適宜大管徑丈量，其本錢(qián)與管徑根本無(wú)關(guān)。本