国内超声波流量计发展现状及主要的超声波流量计生产厂家 | |
作者：admin 录入：admin 2010-07-03 17:45:31   | |
摘 要：本文介绍了超声波流量计的基本测量原理.从实际应用出发,概括了外夹式超声波流量计的选型和安装中的注意事项,研发的难点,以及国内外外夹式超声波流量计的现状. 关键词：外夹式;超声波流量计;换能器流量是指单位时间内流经管道有效截面的流体数量，流体数量用体积表示者称为体积流量，单位为米3/时、升/时等;流体数量用质量表示者称为质量流量，单位为吨/时、千克/时等。 2.7 超声流量计 适用于天然气存储交接计量的超声流量计，由于超声波在固体与气体界面上的传播效率低，管道外夹装超声换能器（探头）难以从管壁传送足够的声能，因此目前还没有外夹装式气体超声流量计。气体用超声流量计始于20世纪80年代初，大部分由测量短管和插入管壁换能器组成一体的形式出现，由于测量精度较低，过去未能在价格昂贵的天然气贸易结算计量领域占有一席之地，近年则出现多种型号精度较高的气体超声流量计。超声流量计利用超声波在不同液体中传播速度不同的物性，在测量流量的同时鉴别管道中液体类别。如欧洲在船舶卸油入库时常用超声流量计测量入库流量，同时判断输送的液体是石油还是油船的仓底水。超声流量计是通过检测流体流动对超声束（或超声脉冲）的作用以测量流量的仪表。根据对信号检测的原理，超声流量计可分为传播速度差法（直接时差法、时差法、相位差法和频差法）、波束偏移法、多普勒法、空间滤法及噪声法等。超声流量计和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属无阻碍流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点，是近年来发展迅速的一类流量计之一。 超声流量计的优点有：可做非接触式测量；无流动阻挠测量，无压力损失；可测量非导电性液体，对无阻挠测量的电磁流量计是一种补充。 超声流量计的缺点有：传播时间法超声流量计只能用于清洁液体和气体；而多普勒法超声流量计只能用于测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体；多普勒法超声流量计测量精度不高。 2.8 科里奥利流量计 科里奥利流量计利用测量管部分振动频率相位差正比于质量流量以测流量，利用测量管谐振频率与管中被测介质密度间的函数关系求取密度。科里奥利流量计还从两个基本参数质量流量qm和密度ρ衍生得出体积流量qv；若被测液体是两种有一定密度差的混合液体，还可经密度演算得出一种液体在混合液中的浓度。 由于不同流量计的测量原理不同，流量计的用途也不尽相同，至今还没有一种流量计是通用的。每一种流量计总会由于其测量原理的局限，对测量介质种类、测量介质特性和流动变动特性的适应能力以及对环境条件的适应能力等方面原因，而在使用上受到限制。正因为如此，在新型流量计不断出现的同时，一些应用历史已经很长的传统流量计依然得到广泛的应用。 3.国内流量仪表市场分布情况 近几年来，从我国工业发展的需要出发，国内流量计的使用随着经济的发展，工业应用增长较快，行业协会提供的2003年及2005年统计数据分析可知，03年与05年各种流量计的市场需求有较大的增长，其中以差压变送器为最大，其次是浮子流量计。近几年流量仪表总体年增长率在15%以上。 早在173 8年，瑞十人丹尼尔第一·伯努利以伯努利方程为基础，利用差压法测量水流量;后来意大利人文丘里研究用文丘里管测量流量，并于1791年发表了研究结果;1886年，美国人赫谢尔用文丘里管制成测量水流量的实用装置。20 世 纪初 期到中期，原有的测量原理逐渐成熟，人们开始探索新的测量原理。自1910年起，美国开始研制测量明沟中水流量的槽式流量计。1922年，帕歇尔将原文丘里水槽改革为帕歇尔水槽。1911- 19 12年，美籍匈牙利人卡门提出卡门祸街的新理论;30年代，又出现了探讨用声波测量液体和气体的流速的方法，但到第二次世界大战为止未获很大进展，直到1955年才有应用声循环法的马克森流量计，用于测量航空燃料的流量。1945年，科林用交变磁场成功地测量了血液流动的情况。 由于经济生产落后，直到二十世纪50年代，工业中使用的主要流量计也只有孔板、皮托管、浮子流量计三种。二十世纪60年代以后，测量仪表开始向精密化、小型化等方向发展。 此外，具有宽测量范围和无活动检测部件的实用卡门涡街流量计也在70年代问世。随着 集 成 电路技术的迅速发展，具有锁相环路技术的超声波流量计也得到了普遍应用。 微型计算机的广泛应用，进一步提高了流量测量的能力，如激光多普勒流速计应用微型计算机后，可处理较为复杂的信号。近 30 年 来，先后研制出并投入使用的流量计有速度式流量计、容积流量计、动量式流量计、电磁流量计、超声波流量计等几十种新型流量计。目前国外投入使用的流量计有100多种，国内定型投产的也有近50种。随着工业生产的自动化、管道化的发展，流量仪表在整个仪表生产中所占比重越来越大。 我国开展近代流量测量技术的工作比较晚，早期所需的流量仪表均从国外进口，直到20世纪30年代中期才出现光华精密机械厂所制造的家用水表，50年代有了新成仪表厂(上海仪表厂前身)所开发的文丘里管流量计，60年代开始涡轮、电磁流量计的生产。至今，我国已形成一个相当规模从事流量测量技术与仪表研究开发和生产的产业，从事流量仪表研究和生产的单位超过230家。我国现有产品的品种、规格、精确度和可靠性尚不能满足国内市场的需求，一些新型的流量计，如涡街流量计、旋进旋涡流量计、射流流量计等的技术水平与国际先进水平有较大的差距，超声波流量计的研究与开发还处于起步阶段，形成了低档产品过剩、高档产品依赖进口的局面。随着国内市场的国际化和WT()的加入，我国流量仪表工业面临着更加严峻的挑战。因此，开展高性能流量仪表的研究、开发及产业化，对促进我国流量仪表_I:业的发展，增强产品的国际竞争力，具有十分重耍的意义。时差法超声波流量计设计与研发，各章内容如下 第一章概述了流量计的发展历史，分类，现状，着重介绍了超声波流量计的国内外研究状况，并最终确定本课题主要的研究内容一一测量液体流量的时差法超声波流量计 第二章则从一次仪表和二次仪表方面分别具体介绍了时差法测量流量的原理及影响测量的主要因素，进而确定了课题的难点和需要解决的问题 第三章重点介绍一次仪表部分的设计，主要研究超声波换能器的原理，结构及性能指标，进而对换能器进行选择和设计 第四章是整个课题的难点和关键，着重介绍二次仪表部分的设计硬件系统部分主要解决信号的处理和采集等问题，对信号的处理采用阈值检测和过零检测的方法，实现对发射和接收信号有用信息的提取对信号的采集，计量采用高精度的计时模块另外还介绍了软件系统的设计，主要实现对液体流量值的计算，显示，存储和传输以及参数的修改，完善了整个系统的设计 第五章通过实验验证整机的性能，首先是对样机的电路部分进行检测，确保换能器和电子线路的正常工作，软件程序的正常运行就绪后进行样机实验，在不同流量下测量流量数据，计算并确定重复性和线性度误差，验证精度等级，并且根据实验结果进一步调整硬件及软件上的设计 最后，得出结论并且总结了课题研究中出现的问题，同时，提出一些建议和展望 | |
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