超聲流量檢測及gprs遠程超表系統(tǒng)

1、超聲流量檢測與GPRS遠程超表系統(tǒng) v一、超聲流量檢測v1.1 流量計概述v1.1.1 流量計歷史v古代：v中國：都江堰本義:攔河壩；寶瓶口巖壁“水則”v埃及：堰法v近代：v17世紀，托里拆力，壓差式流量計里程碑v18、19世紀，示蹤法、皮托管、文丘里管、容積、渦輪等流量計雛形開始出現(xiàn)v第二次世界大戰(zhàn)以后，先進的電子技術(shù)和測量技術(shù)大大的促進了儀表的發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的流量計，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制等各個行業(yè)v1.1.2 流量計類型：流量計類型：v（1）傳統(tǒng)的幾種流量計：）傳統(tǒng)的幾種流量計：v1.壓差式流量計：包括孔板流量計、噴嘴流量計和文丘里流量計等v原理：根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓

2、，已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量。v特點：性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長； 應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無任何一類流量計可與之相比擬；但是壓力損失較大，現(xiàn)場安裝復(fù)雜，測量范圍較小，上下限在4：1左右。v2.容積式流量計：又稱定排量流量計。v原理：利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)測量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。 v特點：精度高，并且安裝管道條件對計量精度沒有影響； 可用于高粘度液體的測量；直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計總量，清晰明了，操作簡便；范圍大，上下限100：1左右。但是結(jié)果復(fù)雜，體積龐大； 被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)

3、工作狀態(tài)局限性較大；不適用于高、低溫場合； 產(chǎn)生噪聲及振動。v3. 渦輪流量計：它采用多葉片的轉(zhuǎn)子(渦輪)感受流體平均流速，從而且推導(dǎo)出流量或總量 v特點：無零點漂移，抗干擾能力好；不能長期保持校準特性；上下限在20：1左右。 v（2）新技術(shù)流量計：）新技術(shù)流量計：v1.質(zhì)量流量計 最著名的為奧力科利流量計v原理：利用振動流體管產(chǎn)生與質(zhì)量流量相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)來進行測量。v特點：計量精度高，可用于液體、漿體、氣體或蒸汽的質(zhì)量流量的測量。但要對管道壁進行定期的維護，防止腐蝕；壓力損失大v2.流體振動型流量計 包括渦街流量計和漩渦進動流量計v原理：在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體,游渦的速度與流體的速度

4、成一定比例，從而計算出體積流量 v特點：壓力損失較小，并且對管道長度要求不是很嚴格，應(yīng)用很廣；缺點就是低流速時難以形成漩渦，下限難以突破v3.電磁流量計v原理：法拉第電磁感應(yīng)定律一個導(dǎo)體在磁場中運動將感應(yīng)生成一個電勢 ，流體就是運動中的導(dǎo)體。感應(yīng)電勢相對于流速成正比并被兩個測量電極所檢測，然后變送器將它進行放大，根據(jù)管道橫截面積計算出流量。恒定的磁場由極性交替變化的開關(guān)直流電流而產(chǎn)生。 v特點： 利用流體流動給內(nèi)部傳播的信息產(chǎn)生影響，通過檢測信號的變化來獲得流體信息。優(yōu)點是壓力損失可以忽略不計，使用和維護方便；缺點是二次儀表獲取的信號需要二次轉(zhuǎn)換才能推倒出流量信息，因此，原始信號的質(zhì)量將影響計

5、量的準確性。 v1.2 超聲流量計v 目前的工業(yè)流量測量普遍存在著大管徑、大流量測量困難的問題，這是因為一般流量計隨著測量管徑的增大會帶來制造和運輸上的困難，造價提高、能損加大、安裝不便這些缺點，超聲波流量計均可避免。因為各類超聲波流量計均可管外安裝、非接觸測流，儀表造價基本上與被測管道口徑大小無關(guān)，而其它類型的流量計隨著口徑增加，造價大幅度增加，故口徑越大超聲波流量計比相同功能其它類型流量計的功能價格比越優(yōu)越。多普勒法超聲波流量計可測雙相介質(zhì)的流量，故可用于下水道及排污水等臟污流的測量。在發(fā)電廠中，用便攜式超聲波流量計測量水輪機進水量、汽輪機循環(huán)水量等大管徑流量，比過去的皮脫管流速計方便得多

6、。超聲被流量汁也可用于氣體測量。v1.2.1 超聲流量計分類：v 超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。v 根據(jù)對信號檢測的原理，目前超聲波流量計大致可分傳播速度差法(包括：直接時差法、時差法、相位差法、頻差法)、波束偏移法、多普勒法、相關(guān)法、空間濾波法及噪聲法等類型。v 直接時差法、時差法、頻差法和相位差法的基本原理都是通過測量超聲波脈沖順流和逆流傳報時速度之差來反映流體的流速的，故又統(tǒng)稱為傳播速度差法。其中頻差法和時差法克服了聲速隨流體溫度變化帶來的誤差，準確度較高，所以被廣泛采用。按照換能器的配置方法不同，傳播速度差

7、撥又分為：Z法(透過法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。 v波束偏移法是利用超聲波束在流體中的傳播方向隨流體流速變化而產(chǎn)生偏移來反映流體流速的，低流速時，靈敏度很低適用性不大v多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理，通過測量不均勻流體中散射體散射的超聲波多普勒頻移來確定流體流量的，適用于含懸浮顆粒、氣泡等流體流量測量。v相關(guān)法是利用相關(guān)技術(shù)測量流量，原理上，此法的測量準確度與流體中的聲速無關(guān)，因而與流體溫度，濃度等無關(guān)，因而測量準確度高，適用范圍廣。但相關(guān)器價格貴，線路比較復(fù)雜。在微處理機普及應(yīng)用后，這個缺點可以克服。v噪聲法(聽音法)是利用管道內(nèi)流體流動時產(chǎn)生的噪聲與流體的流速有關(guān)的原理，通過檢測

8、噪聲表示流速或流量值。其方法簡單，設(shè)備價格便宜，但準確度低。v1.2.2 時差法v夾裝式時差法測量原理如圖所示：v v其中1為超聲波在聲楔中的入射角， 2為聲波在管壁中的折射角 ，3為聲波在被測流體中的折射角 。超聲波在靜止流體中的聲速為c；流體的流速為vf；忽略聲波在聲楔、管壁及處理電路中的時延；設(shè)管道的內(nèi)徑為d，那么超聲波在順流傳播時通過被測流體所用的時間t1，與逆流傳播時所用的時間t2分別為：v則傳播時間差為： v平均傳播時間為：v可以求得平均流速為：v根據(jù)snell公式1和3,有如下關(guān)系 ：v其中，CL1為聲楔中的縱波聲速 ，由以上兩式可得：v可以看出第一個式子中取決于流體中實際的聲音傳播速度c，當被測流體的工況(壓力、溫度等)發(fā)生變化時，聲波傳播速度也會發(fā)生變化，這項參數(shù)也隨之