1 用途
超声波流量传感器适用于工业环境下连续测量不含大浓度悬浮粒子或气体的大多数清洁均匀液体的流量和热量。广泛应用于工厂污水排放监测、固井泥浆流量测量、油田含油污水流量测量、油井注水量流量测量、自来水流量测量、工业循环水流量测量、生产过程耗水量测量、选矿矿浆流量测量、选矿矿浆流量测量、铝酸钠等工艺流流量测控、冷却循环水流量测量、发电机组线圈冷却水流量测量、奶液流量测量等方面。
2 工作原理
超声波流量传感器由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量,并将其发射到被测流体中,接收器接收到的超声波信号,经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和计算。这样就实现了流量的检测和显示。根据检测的方式,可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量传感器。超声波流量传感器是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种。
根据对信号检测的原理,超声波流量传感器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、空间滤波法及噪声法等类型。
其中以噪声法原理及结构最简单,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波脉冲顺流和逆流传播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。其中频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。按照换能器的配置方法不同,传播速度差拨又分为:Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。
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、气泡等流体流量测量。
相关法是利用相关技术测量流量,原理上,此法的测量准确度与流体中的声速无关,因而与流体温度,浓度等无关,因而测量准确度高,适用范围广。但相关器价格贵,线路比较复杂。在微处理机普及应用后,这个缺点可以克服。
噪声法(听音法)是利用管道内流体流动时产生的噪声与流体的流速有关的原理,通过检测噪声表示流速或流量值。其方法简单,设备价格便宜,但准确度低。
3 主要特点
1、超声波流量传感器的发射晶体与被测量液体直接接触,提高了测量精度和机器的运行稳定性;
2、解决了由于管道内壁结垢或腐蚀严重时,使用外缚式传感器信号弱、测量不正常的难题;也可以在水泥管路上安装(须知道管道实际外径向厂家订做管箍);
3、解决了由于外夹式传感器长时间使用,造成耦合剂干燥而影响超声波信号不能正常传输、不能正常工作等问题;
4、使用的专用开孔工具可以使菲格瑞思超声波流量传感器在带压不停水的情况下安装,保证生产正常稳定运行,日后维护也无需停水;
5、相对电磁流量计,在大口径管道上使用既经济又可靠准确。