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流量计的概念

一.引言

首先家简单介绍一下流量计的概念

凡是有物质流动的场合,人们为掌握其数量都需要流量测量。流量分为瞬时流量(Flow Rate)和累计流量(Total Flow)

瞬时流量(Flow Rate):单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量。流过的物质可以是气、液、固体。数学公式:   v为流体的体积,工程上常用的单位m3/h.

累计流量(Total Flow):在某一段时间间隔内(可以是一天、一周、一月、一年)流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量称为累计流量,通过将瞬时流量对时间积分可求得累计流量。数学公式:

流量计(Flowmeter):用以测量瞬时流量或累计流量的器具统称为流量计

流量计广泛应用于能源计量如水,气等含能工质。流量计的种类繁多,可大体分为几大类,约几百种以上。

(1)差压式流量计:1.皮托管 2.孔板 3.文丘里管。

(2)转子流量计

(3)容积式流量计:1.椭圆齿轮 2.腰轮 3.刮板 4.旋转活塞

(4)涡轮流量计

(5)电磁流量计  :大管径,造价高。安装时需要停水断管

(6)涡街流量计

(7)超声波流量计

(8)质量流量计  

(9)其它流量计

上述流量计优、缺点,用途各异。用户选表总想找到一种理想的流量计以解决它的流量计量问题,而流量计制造厂都力图制造出一种理想流量计以适应更广泛的需要。总结千百种流量计的所有优点可以提出理想流量计的条件如下:

1.检测件无阻碍物; 

2.检测件可夹装在管道外部,可随意移动在任何地点测量而无须截断管道与流体;  

3.仪表的流量计算方程简单明确,可外推到未知领域而无须实流校验;  

4.频率脉冲输出信号,数字式仪表,便于远传抗干扰及与计算机联网;   

5.仪表输出信号不受流体流动特性的影响;  

6.仪表复现性高;  

7.仪表范围度宽,线性好;  

8.仪表可靠性高,价格适宜,维修技术不复杂;  

9.无须个别实流校验,或只须“干校”,或在一、二种介质中校验可推广到各种介质;  

10.检测件输出信号直接反映质量流量。   

可以说至今并没有出现上述的理想流量计,所有流量计都多少具备一些上述条件,只不

过有的多些,有的少些。所有流量计制造厂试制新产品都力图能更多地具备上述条件。

我们今天介绍的超声波流量计,目前之所以能被相当广泛的用户普遍接受是有客观原因的。主要是它能在更多方面更好地满足理想流量计的一些条件。

二.超声波流量计的历史

(1)1928年德国人研制成功第一台超声波流量计,并取得了专利。至今超声波流量计以有

75年历史

(2)1955年首先应用于马克森(MAXSON)流量计测量航空燃烧油,这是一种基于声循环法的两组探头(换能器)组成的液体流量计

(3)1958年A.L.H-ERDRICH等人发明折射式探头,由于他们的研究可进一步消除由于管壁

的交混回响所产生的相位失真,也为管外夹装提供了理论依据。

进入20世纪七十年代以后,由于集成电路和锁相环路技术的发展,使超声波流量计得以克服以前的精确度不高,响应慢,稳定性与可靠性差等致命弱点,使实用的超声波流量计得以发展。

近20年来特别是近10年来,基于高速数字信号的处理技术与微处理技术的快速发展,基于新型探头材料与工艺的研究以及声道配置与流量动力学的研究,超声流量测量技术取得了长足进展,显示了强劲的技术优势,发展势头迅猛。2000年在巴西召开的国际流量测量学术会议(FLOMEK-O‘2000)上共宣读学术论文集103篇,其中直接涉及超声波流量计及超声波技术的论文20篇,约占论文总数的1/5。在历次国际流量学术会议上,采用超声波流量计作为传递标准的文献愈来愈多,可见超声波流量计其潜在的巨大的生命力。

三.超声波流量计的分类

(1)按原理分:

A.传播速度差法:

a.时差法(目前最常采用此法)b.频差法(声环法)c.相位差法

d. 多普勒法(目前最常采用此法)e.相关法 f.射束位移 g.涡街法

(2)按探头(换能器)安装方式分:

A.外夹式

B.插入式(即湿式)又分为:

a.带测量管段的   b.不带测量管段,直接在工艺管段上实现安装的。

(3)按声道数目划分:

A.单声道

B.多声道(2—8声道)

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