超声波流量计
超声波流量计概述：
管段式超声波流量仪表[3]是以“速度差法”为原理，测量圆管内液体流量的仪表。它采用了先进的多脉冲技术、信号数字化处理技术及纠错技术，使流量仪表更能适应工业现场的环境，计量更方便、经济、准确。产品达到国内外先进水平，可广泛应用于石油、化工、冶金、电力、给排水等领域。
产品特点：
◆独特的信号数字化处理技术，使仪表测量信号更稳定、抗干扰能力强、计量更准确。
◆无机械传动部件不容易损坏，免维护，寿命长。
◆电路更优化、集成度高、功耗低、可靠性高。
◆智能化标准信号输出，人机界面友好、多种二次信号输出，供您任意选择。
◆管段式小管径测流经济又方便，测量精度高达0.5级。
性能参数：
性能参数
测量液体充满被测管道的水、污水及其它均质液体，悬浮物含量小
于10g/L，粒径小于1mm。
准确度±1.0%
流速范围±0.01m/s~±12.0m/s
管径范围DN300mm~DN2000mm
传感器材质钢或不锈钢
传感器承压能力管径300~600mm，压力不超过2MPa；管径700~2000mm，压力不超过1MPa
转换器环境温度：-10℃~+45℃；湿度≤85%(RH) (特殊环境订货时说明)
壁挂式盘装式一体式
防护等级IP65 IP51 IP65
传感器防护等级：
IP68
常温型高温型低温型
工作温度0~50℃0~150℃-20~0℃
电缆采用双芯带屏蔽高频电缆，工作温度-40~+70℃
信号输出模拟量：4~20mA或0~20mA或0~10mA软件可选；负载能力小于600Ω
开关量：累计流量脉冲输出，闭合3ms，周期6ms，传输距离小于500m
串行口：RS-485，传输速率4800bit/s,传输距离小于1200m
键盘1×3按键
显示器2×16位背光液晶字符显示器
显示内容同屏显示瞬时流量：-99999.99~+99999.99m3/h
累计流量：-19999999.99~+19999999.99m3，键控
显示累计运行时间
数据存储累计流量、累计运行时间及各项设置参数，掉电后数据可保存100年
工作电源AC 220V ±15%，50Hz 功率<10W (DC 5~36V、1A，定货时提出)
电缆长度传感器到转换器的布线距离，10m、20m、30m……300m 可选
管段式传感器外型尺寸：
内径（mm）
DN 安装长度
（mm）
L
法兰尺寸
（mm）
重量
（Kg）
额定压力
（MPa）
D Do N×A
300 412 485 432.0 12×26 79.1 1.6
350 447 535 476.0 12×30 88.9
400 481 600 540.0 16×30 102
450 516 635 578.0 16×33 114
500 552 700 635.0 20×33 148
600 621 815 749.5 20×36 212
700 692 915 850 24×36 336 1.0
800 759 1046 970 24×40 500
1000 894 1288 1200 28×44 821
1200 1030 1522 1434 32×44 1303
1400 1164 1778 1670 32×48 1914
1600 1298 1982 1874 36×48 2442
1800 1432 2236 2114 36×52 3411
2000 1566 2446 2324 40×52 4262
ZR系列超声波流量计采用的是时差法测量原理。它的高可靠性是积8年的制造经验加上博采众长，通过不断完善提高得到的；是由于采用了最新的诸如Philips、Tl、美国国家半导体公司的新型高性能集成元器件加上先进的SMD贴装器件生产线大规模生产实现的。40皮秒（40×10 秒）的时间分辨率，0.5%的线性度。低电压多脉冲原理，保证可靠运行。两路0.1%精度的模拟输入，接入温度传感器电流信号，即变成热量计！实现中文显示，软件开放式设计，所有参数用户皆可设定；硬件元件参数无关化设计，无需调整即能确保每一台流量计具有完全相同的性能。主机机型有：便携式、壁挂式、标准盘装式、手持式、一体式。传感器具有：方便安装的外缚式、可靠工作的插入式、高可靠高精度的标准管段式、超高精度的标准型π管段式。
超声波流量计的主要特点是：流体中不插入任何元件，对流速无影响，也没有压力损失；能用于任何液
体，特别是具有高黏度、强腐蚀，非导电性等性能的液体的流量测量，也能测量气体的流量；对于大口径管道的流量测量，不会因管径大而增加投资；量程比较宽，可达5：1；输出与流量之间呈线性等优点。缺点：当被测液体中含有气泡或有杂音时，将会影响测量精度，故要求变送器前后分别有10D和5D的直管段；此外，结构复杂，成本较高。
测量原理
当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速，其关系符合下列表达式
其中
θ为声束与液体流动方向的夹角
M 为声束在液体的直线传播次数
D 为管道内径
Tup 为声束在正方向上的传播时间
Tdown为声束在逆方向上的传播时间
ΔT=Tup –Tdown
设静止流体中的声速为c，流体流动的速度为u，传播距离为L，当声波与流体流动方向一致时（即顺流方向），其传播速度为c+u；反之，传播速度为c-u.在相距为L的两处分别放置两组超声波发生器和接收器（T1,R1）和（T2,R2）。当T1顺方向，T2逆方向发射超声波时，超声波分别到达接收器R1和R2所需要的时间为t1和t2,则
t1=L/(c+u) t2=L/(c-u)
由于在工业管道中，流体的流速比声速小的多，即c>>u,因此两者的时间差为▽t=t2-t1=2Lu/cc 由此可知，当声波在流体中的传播速度c已知时，只要测出时间差▽t即可求出流速u，进而可求出流量Q。利用这个原理进行流量测量的方法称为时差法。此外还可用相差法、频差法等。
相差法原理：如果超声波发射器发射连续超声脉冲或周期较长的脉冲列，则在顺流和逆流发射时所接收到的信号之间便要产生相位差▽O,即▽O=w▽t=2wLu/cc
式中，w为超声波角频率。当测得▽O时即可求出u,进而求得流量Q。此法用测量相位差▽O代替了测量微小的时差▽t，有利于提高测量精度。但存在者声速c对测量结果的影响。
频差法原理：为了消除声速c的影响，常采用频差法。由前可知，上、下游接收器接受到的超声波的频率之差为▽f可用下式表示▽f＝[（c+u）/L]-[(c-u)/L]=2u/L
由此可知，只要测得▽f就可求得流量Q，并且此法与声速无关。超声波技术及其应用一、没测量水位概况
目前水电站多采用浮子式液位计或投入式液位计来进行水位测量。其缺点为：测量精度低，不可靠，经常出现浮子卡死不动和传感器堵塞导致测不准；维护工作量大，安装、调试不便，采集到的仅是模拟告警信号，不能直接进入电厂计算机监控系统。对无人值班电厂不实用。
我们对拦污栅水位测量系统进行了反复对比，优化得出最后的方案设计，采用超声波液位计对栅前、栅后水位进行实时准确监测，超声波液位计用PLC对采集量进行处理。并且把实时水位和压差数据送到中控室，超声波液位计显示和越限报警。超声波液位计同时采用RS422/RS232接口，又把实时数据送到大坝集中控制室工控机，处理成计算机通信报文，最终将采集量送到电厂计算机监控系统上位机。
该项目实施后不仅满足栏污栅栅前、栅后水位及压差的多点实时监测，及报警功能，而且结束了拦污栅测量系统独立工作，无法与电厂计算机监控系统通讯的局面。实现与闸门系统的监视功能、控制功能以及故障时ON-CALL寻呼系统功能的集成。满足了无人值班电站的需要。该技术在云南省电力系统还是第一家。
二、超声波液位计测量水位的原理以及安装要求
超声波液位计工作时，高频脉冲声波由换能器（探头）发出，遇被测物体（水面）表面被反射，折回的反射回波被同一换能器（探头）接收，转换成电信号。脉冲发送和接收之间的时间（声波的运动时间）与换能器到物体表面的距离成正比，声波传输的距离S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示：S=CⅹT/2
例如：声速C=344m/s，传输时间为50ms，即可算出传输的距离为17.2m，测定距离为8.6m。
三．可编程超声波式拦污栅水位测量系统在田坝电站应用产生的效果
用超声波液位计测量大坝水位目前在国内尚不普遍，技术上尚无经验可以借鉴。在这样的情况下，我们充分利用PLC与超声波液位计这一领域的先进技术，按照总体规划，长远考虑，一次到位，避免重复改造，重复投资的这一原则，对该项目进行自行设计，全面顺利地完成了这一课题。在该领域取得了较有价值的经验。为目前我国国内水电站实现对大坝水位监测系统提供了一个可以借鉴的范例。
超声波流量计原理
超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。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计。起声波流量计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
非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。
众所周知，目前的工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题，这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难，造价提高、能损加大、安装不仅这些缺点，超声波流量计均可避免。因为各类超声波流量计均可管外安装、非接触测流，仪表造价基本上与被测管道口径大小无关，而其它类型的流量计随着口径增加，造价大幅度增加，故口径越大超声波流量计比相同功能其它类型流量计的功能价格比越优越。被认为是较好的大管径流量测量仪表，多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量，故可用于下水道及排污水等脏污流的测量。在发电厂中，用便携式超声波流量计测量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大管径流量，比过去的皮脱管流速计方便得多。超声被流量汁也可用于气体测量。管径的适用范围从2cm到5m，从几米宽的明渠、暗渠到500m宽的河流都可适用。
另外，超声测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，又可制成非接触及便携式测量仪表，故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。另外，鉴于非接触测量特点，再配以合理的电子线路，一台仪表可适应多种管径测量和多种流量范围测量。超声波流量计的适应能力也是其它仪表不可比拟的。超声波流量计具有上述一些优点因此它越来越受到重视并且向产品系列化、通用化发展，现已制成不同声道的标准型、高温型、防爆型、湿式型仪表以适应不同介质，不同场合和不同管道条件的流量测量。
超声波流量计目前所存在的缺点主要是可测流体的温度范围受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制，以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。目前我国只能用于测量200℃以下的流体。另外，超声波流量计的测量线路比一般流量计复杂。这是因为，一般工业计量中液体的流速常常是每秒几米，而声波在液体中的传播速度约为1500m／s左右，被测流体流速(流量)变化带给声速的变化量最大也是10－3数量级．若要求测量流速的准确度为1％，则对声速的测量准确度需为10-5～10-6数量级，因此必须有完善的测量线路才能实现，这也正是超声波流量计只有在集成电路技术迅速发展的前题下才能得到实际应用的原因。
超声波流量计由超声波换能器、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积算。这样就实现了流量的检测和显示。
超声波流量计常用压电换能器。它利用压电材料的压电效应，采用适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上，使其产生超声波振劝。超声波以某一角度射入流体中传播，然后由接收换能器接收，并经压电元件变为电能，以便检测。发射换能器利用压电元件的逆压电效应，而接收换能器则是利用压电效应。
超声波流量计换能器的压电元件常做成圆形薄片，沿厚度振动。薄片直径超过厚度的10倍，以保证振动的方向性。压电元件材料多采用锆钛酸铅。为固定压电元件，使超声波以合适的角度射入到流体中，需把元件故人声楔中，构成换能器整体(又称探头)。声楔的材料不仅要求强度高、耐老化，而且要求超声波经声楔后能量损失小即透射系数接近1。常用的声楔材料是有机玻璃，因为它透明，可以观察到声楔中压电元件的组装情况。另外，某些橡胶、塑料及胶木也可作声楔材料。
超声流量计的分类
●插入式超声流量计：可不停产安装和维护。采用陶瓷传感器，使用我公司专用钻孔装置进行不停产安装。一般为单声道测量，为了提高测量准确度，可选择三声道。
●管段式超声流量计：需切开管路安装，但以后的维护可不停产。可选择单声道或三声道传感器。
●外夹式超声流量计：能够完成固定和移动测量。采用专用耦合剂（室温固化的硅橡胶或高温长链聚合油脂）安装，安装时不损坏管路。
●便携式超声流量计[1]：便携使用，内置可充电锂电池，适合移动测量，配接磁性传感器。
●手持式超声流量计：体积小，重量轻，内置可充电锂电池，手持使用，配接磁性传感器。
●防爆型超声流量计：用于爆炸性环境液体流量测量，为防爆兼本安型。即转换器为防爆型，传感器为本质安全型。
[编辑本段]超声波流量计的安装
时差式超声波流量计是当今世界上具竞争力的流量测量手段，其测量线精度高于1.0%。由于工业现场特别是管路周围环境的多样性，因此，怎样根据特定的环境安装调试超声波流量计，就成了超声波流量测量领域的一个重要课题，本规程详解了超声波流量计的安装细节，从而进一步完整体现了超声波流量计的精度、可靠性和稳定性的优势，大大降低日后的维护工作甚至免维护。
安装规程细解
（一）详细了解现场情况
超声波流量计在安装之前应了解现场情况，包括：
1．安装传感器处距主机距离为多少；
2．管道材质、管壁厚度及管径；
3．管道年限；
4．流体类型、是否含有杂质、气泡以及是否满管；
5．流体温度；
6．安装现场是否有干扰源（如变频、强磁场等）；
7．主机安放处四季温度；
8．使用的电源电压是否稳定；
9．是否需要远传信号及种类；
根据以上提供的现场情况，厂家可针对现场情况进行配置，必要情况下也可特制机型。
（二）选择安装位置
选择安装管段对测试精度影响很大，所选管段应避开干扰和涡流这两种对测量精度影响较大的情况，一般选择管段应满足下列条件：
1、避免在水泵、大功率电台、变频，即有强磁场和震动干扰处安装机器；
2、选择管材应均匀致密，易于超声波传输的管段；
3、要有足够长的直管段，安装点上游直管段必须要大于10D（注：D=直径），下游要大于5D；
4、安装点上游距水泵应有30D距离；
5、流体应充满管道；
6、管道周围要有足够的空间便于现场人员操作，地下管道需做测试井，测试井如下：
（三）确定探头安装方式
超声波流量计一般有两种探头安装方式，即Z法和V法。
但是,当D < 200mm而现场情况为下列条件之一者,也可采用Z法安装：
1、当被测量流体浊度高，用V法测量收不到信号或信号很弱时；
2、当管道内壁有衬里时；
3、当管道使用年限太长且内壁结垢严重时；
对于管道条件较好者，即使D稍大于200mm，为了提高测量精度，也可采用V法安装。
（四）求得安装距离，确定探头位置
1、将管道参数输入仪表，选择探头安装方式，得出安装距离；
2、在水平管道上，一般应选择管道的中部，避开顶部和底部（顶部可能含有气泡、底部可能有沉淀）；
3、V法安装：先确定一个点，按安装距离在水平位置量出另一个点。
Z法安装：先确定一个点，按安装距离在水平位置量出另一个点，然后测出此点在管道另一侧的对称点。
（五）管道表面处理
确定探头位置之后，在两安装点±100mm范围内，使用角磨砂轮机、锉、砂纸等工具将管道打磨至光亮平滑无蚀坑。
要求：光泽均匀，无起伏不平，手感光滑圆润。需要特别注意，打磨点要求与原管道有同样的弧度，切忌将安装点打磨成平面，用酒精或汽油等将此范围擦净，以利于探头粘接。
（六）探头与仪表接线
（七）微调探头位置
接完线后把探头内部用硅胶注满，放置半小时，然后用硅胶和卡具把探头固定到打磨好的管道上（注意探头方向，引线端向外），然后观察仪表的信号强度、良度与传输时间比，如发现不好，则细微调整探头位置，直到仪表的信号达到规定的范围之内：
（信号强度：一般应大于6.5，少数可根据现场具体情况另定。）
（信号良度：低峰值一般为7～14，高峰值一般为25～80。）
（传输时间比：在100±4范围之内，此值必须稳定。）
（八）固定探头
仪表信号调整好以后，用所配卡具将探头固定好，注意不要使钢丝绳倾斜，以免拉动探头，使探头移位，再用硅胶将探头与管道接触的四周封住。此胶凝固大约需一天时间，在未干之前必须注意探头防水。（信号线的外屏蔽线必须可靠接地）。
超声波流量计[2]主要技术指标：
插入式超声波流量计管段式
超声波
流量计
外加式超声波流量计
管径范围(mm) DN80-4
000
DN20-2
000
DN20-4000
流速范
围
（m/s）
0.01～12
准确度
（%）
单声道双声道三声道单声道双声道三声道 1.5
1.0 1.0 0.5 1.0（校
正0.5）
0.5 0.5
测量介质饮用水、河水、海水、地下水、冷却水、高温水、污水、润滑油、柴油、燃油、化工液体、其他均质流体
管道材
质
金属（如碳钢、铸铁、不锈钢、铝等）非金属材质（如PVC,有机玻璃等）
管衬材
质
玻璃钢、沙浆、橡胶等
信号输出1、4-20mA：阻抗小于800Ω，光电隔离，准确度0.1%。
2、累计脉冲输出：光电隔离，无源开路输出，传输距离小于500m。
3、RS-485:光电隔离，波特率可选择，传输距离大于1.6Km.
4、打印机：RS-232串口模式。打印机为选配件。
5、M-BUS.
键盘2×8汉字键盘
显示器2×10汉字显示或英文显示
测量功能显示瞬时流量、瞬时流速、正累计流量、负累计流量、净累计流量、累计运行时间、瞬时供热量、累计共热量、断电时间等。
数据存贮可存贮前720小时，前365天，前36个月和前十年的测量数据，包括瞬时流量、累计流量、断电时间等。
环境温度转换器：-10～45℃（特殊环境请说明）传感器：-40～+60℃（常温型）
-40～+160℃(高温型)
传感器材质不锈钢
和陶瓷
不锈钢
和普通
碳钢
常温型为尼龙高温型为合金铝
传感器承压能力管内部
分压力
小于
4.5MPa
DN20
～
700mm
小于
2.5MPa
DN800
～
2000m
m小于
1.6MPa
与管道内压力无关建议不浸水工作
传感器
防护等
级
IP68
转换器
防护等
级
壁挂式转换器：IP65 盘装式转换器：IP52 一体式转换器：IP67
防爆等
级
EXdⅡBT6
传感器
电缆长
度
< 500m < 500m < 300m
传感器电缆型号专用电缆SEYV-75-2(直径7mm)，越短越好，减少干扰，也可以加长到300m 若长要加粗电缆
工作电
源
AC220V, DC12～36V 0.8A (可选)
转换器外形尺寸壁挂式：213×185×107mm 盘装式：160×80×250mm 一体式：185×140×100mm
传感器外形尺寸220×&o
slash;2
0(杆
部)×&o
slash;5
0（连接
部)mm
见管段
传感器
数据表
60×40×35mm
转换器
重量
壁挂式：1.2Kg盘装式：0.8Kg 一体式：1.4Kg
传感器重量0.7Kg/
支
见管段
传感器
数据表
0.2Kg/支
热量测
量功能
测量供热量、热损耗、入口温度、出口温度
安装超声波流量计可按照以下步骤操作：
一：观察安装现场管道是否满足直管段前10D后5D以及离泵30D的距离。(D为管道内直径) 二：确认管道内流体介质以及是否满管。
三：确认管道材质以及壁厚(充分考虑到管道内壁结垢厚度)
四：确认管道使用年限，在使用10左右的管道，即使是碳钢材质，最好也采用插入式安装。
五：前四步骤完成后可确认使用何种传感器安装
六：开始向表体输入参数以确定安装距离。
七：非常重要：精确测量出安装距离。
(1) 外夹式可选安装传感器大概距离，然后不断调试活动传感器以达到信号和传输比最好的匹配
(2) 插入使用专用工具测量管道上安装点距离，这个距离很重要，它直接影响表的实际测量精度，所以最好进行多次测量以求较高精度。
八：安装传感器——调试信号——做防水——归整好信号电缆——清理现场线头等废弃物——安装结束——验收签字
图纸分解如下：
包括：测量流动通道６，被测量的流体通过其中流动；超声波换能器８和９，分别设置在沿测量流动通道６彼此相对的上游端和下游端；上游孔眼１１和下游孔眼１２，用于使超声波换能器８和９暴露于该测量流动通道６；第一流体抑制器１５，至少邻近下游孔眼１２，用于减少被测量的流体流入孔眼１２；第二流体抑制器１６，被设置在测量流动通道６的上游端并相对于孔眼１１和１２，用于减少被测量的流体流入孔眼１１和１２；测量控制部件１９，用于测量超声波换能器８和９之间的超声波的传播时间；及计算部件２０，用于根据该测量控制部件１９的信号计算流量。为下游孔眼１２设置的第一流体抑制器１５包括具有至少一个超声波传输孔２２的孔眼密封部件２１。因此，有可能稳定超声波换能器之间的流体，以便增强超声波的接收水平，从而提高测量精度和对流量测量的上限值，并减少对于超声波换能器的驱动输入。
超声波流量计说明书
各类超声波流量计说明书 超声波流量计种类有很多，有便携式，手持式，一体式，分体式等，以下是几种超声波流量计的具体技术参数说明。 便携式超声波流量计： 一、概述: TCS-600P型便携式超声波流量计采用国际上最先进的大规模集成电路和先进的SMD贴装焊接工艺生产而成。精确度高、重复性好，内置一体式智能打印机可实时、定时打印;具有全中文显示、功能强大、一致性好、操作简单、携带方便、电池工作时间长等特点。适用于各种工业现场的在线标定和巡检测量。 二、基本技术参数: ※测量精度：优于1% ※重复性：优于0.2% ※测量周期：500ms(每秒2次，每个周期采取128组数据) ※电池：内置镍镉充电电池可以连续工作24小时 ※安装方式:外敷安装，操作简单、方便 ※显示：2行汉字同屏显示瞬时流量、累计流量、信号状态 ※信号输出：隔离RS485通信协议、MODBUS协议，兼容国内其它厂家同类产品通讯协议 ※打印输出：内置热敏一体式打印机，实现及时或定时打印 ※其它功能：自诊断，提示当前工作状态是否正常
※采用智能充电方式，直接接入AC 220V，充足后自动停止，显示绿灯三、外型尺寸及标准配置: 手持式超声波流量计： 一、概述: TcS-600B型手持式超声波流量计采用国际上最先进的大规模集成电路和先进的SMD贴装焊接工艺生产而成。精确度高、重复性好，具有全中文显示、功能强大、一致性好、操作简单、携带方便、电池工作时间长等特点。适用于各种工业现场的在线标定和巡检测量。 二、基本技术参数
※测量精度：优于1% ※重复性：优于0.2% ※测量周期：500ms(每秒2次，每个周期采取128组数据) ※电池：内置镍镉充电电池可以连续工作15小时 ※安装方式:外敷安装，操作简单、方便 ※显示：4行汉字同屏显示瞬时流量、累计流量、信号状态 ※其它功能：内置数据记录器可记录时间、累计流量、信号状态、工作时间等 自诊断，提示当前工作状态是否正常 ※信号输出：标准数据口RS232用于联网检测或导出记录数据 ※采用智能充电方式，直接接入AC220V，充足后自动停止，显示绿灯三、外型尺寸及标准配置: 固定式超声波流量计，分体式超声波流量计： 一、概述： TCS-600F型固定分体式超声波流量计利用了低电压、多脉冲发射接收原理，采用双平衡信号差分发射、接收专利技术和硬件参数无关化设计方法;通过选用国际上最新、最先进的大规模集成电路和先进的SMD贴装焊接工艺生产而成。
超声波流量计特点
超声波流量计发展很快，且日益完善，越来越显示出其优越性。各种超声波流量计已广泛应用于工业生产、商业计量和水利检测等方面，例如，在市政行业的原水、自来水、中水、污水的计量中。 产品介绍 超声波流量计是采用高集成度FPGA芯片及低电压宽脉冲发射技术设计的一种通用时差型超声波液量计，适用于水的测量 产品特点 超声波流量计除高精度、高可靠性、高性能、低价格的显著特还具有下列优点 1、超大规模集成电路设计。硬件数目少，低电压工作，多脉冲发射，低功耗，高可靠性，抗干扰、适用性好。优化的智能信号自适应处理，用户无需任何电路调整，就像使用万用表一样方便简单。
2、全窗口化的软件设计。通过窗口可方便地设置管径、管材质、壁厚、输出信号等参数或类型。可使用公制或英制单位。 3、日、月、年流量累积功能。可记录前64个运行日、前64个运行月、前5个运行年的累积流量上、断电管理功能，可记录前64次上电、断电时间及上、断电时刻的瞬时流量，并具有自动或手动补加断电时间段内的流量功能。 4、带倍乘因子的机内七位数长的正向、负向及净流量累积器并行工作。 5、探头可以安装在管道的外边，不妨碍管道内流体的流动状况，以减小压力损失； 6、AFTU型-2W,外夹式超声波流量计的价格与管径无关； 7、测量精度与管道口径有关，管径越大有可能得到的精度越高（采用多声段）。 8、方便测量，随时打印数据。 9、机内自带充电电源，便于户外携带、使用。 10、掉电保护功能，在线自诊断功能。 11、测量准确度高，从算法上消除了环境温度对测量值的影响。 12、全中文或全英文显示，液晶显示 13、非接触式测流量方式，体积小，携带方便
手持式超声波流量计说明书
目录 1. 概述 (1) §1.1 引言 (1) §1.2 主要特点 (1) §1.3 工作原理 (1) §1.4 装箱单（标准配置） (2) §1.5 正面视图 (3) §1.6 典型用途 (3) §1.7 数据的完整性和内置时钟 (3) §1.8 产品的识别 (4) §1.9 基本技术参数 (4) 2.开始测量 (5) §2.1 内置电池 (5) §2.2 通电 (5) §2.3 键盘 (6) §2.4 窗口操作 (6) §2.5 快速输入管道参数步骤 (7) §2.6 传感器安装位置的选择 (9) §2.7 传感器的安装 (10) §2.7.1 传感器的安装距离 (10) §2.7.2 V方式安装传感器 (10) §2.8.3 Z方式安装传感器 (11) §2.8.4 W方式安装传感器 (11) §2.8.5 N方式安装传感器 (12) §2.8 检查安装 (12) §2.8.1 信号强度 (12) §2.8.2 信号质量（信号良度） (13) §2.8.3 总的传输时间和时差 (13) §2.8.4 传输时间比 (13) 3.菜单窗口详解 (14) §3.1 菜单窗口简介 (14) §3.2 菜单窗口详解 (15) 4.怎样使用 (20) §4.1 怎样判断流量计是否工作正常 (20) §4.2 怎样判断管道内的液体流动方向 (20) §4.3 怎样改变系统的测量单位制 (20) §4.4 怎样选择流量单位 (20) §4.5 怎样选择累积器倍乘因子 (20)
§4.6 怎样打开和关闭累积器 (21) §4.7 怎样实现流量累积器清零 (21) §4.8 怎样恢复出厂设置 (21) §4.9 怎样使用阻尼器稳定流量显示 (21) §4.10怎样使用零点切除避免无效累积 (21) §4.11怎样静态校准零点 (21) §4.12怎样修改仪表系数（标尺因子）标定校准 (22) §4.13怎样使用密码保护 (22) §4.14怎样使用内置数据记录器 (22) §4.15怎样使用频率输出功能 (22) §4.16怎样设置累积脉冲输出 (23) §4.17怎样产生输出报警信号 (23) §4.18怎样使用蜂鸣器 (24) §4.19怎样使用OCT输出 (24) §4.20怎样修改日期时间 (24) §4.21怎样调整LCD显示器的对比度 (25) §4.22怎样使用RS232串行口 (25) §4.23怎样查看每日、每月、每年流量 (25) §4.24怎样使用工作计时器 (25) §4.25怎样使用手动累积器 (25) §4.26怎样了解电池剩余电量的工作时间 (25) §4.27怎样给电池充电 (25) §4.28怎样查看电子序列号和其他细节 (26) 5.问题处理 (27) §5.1硬件上电自检信息及原因对策 (27) §5.2工作时错误代码（状态代码）原因及解决办法 (27) §5.3 其他常见问题问答 (28) 6. 联网使用及通信协议 (30) §6.1 概述 (30) §6.2 流量计串行口定义 (30) §6.3 通信协议 (30) §6.4 功能前缀和功能符号 (32) §6.5 键值编码 (33) 7. 质量保证及服务维修支持 (34) §7.1 质量保证 (34) §7.2 公司服务 (34) §7.3 软件升级服务 (34)
超声波流量计的基本原理及类型
超声波流量计的基本原理及类型 超声波流量计的基本原理及类型 刘欣荣 超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。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计。起声波流量计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 非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。 众所周知，目前的工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题，这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难，造价提高、能损加大、安装不仅这些缺点，超声波流量计均可避免。因为各类超声波流量计均可管外安装、非接触测流，仪表造价基本上与被测管道口径大小无关，而其它类型的流量计随着口径增加，造价大幅度增加，故口径越大超声波流量计比相同功能其它类型流量计的功能价格比越优越。被认为是较好的大管径流量测量仪表，多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量，故可用于下水道及排污水等脏污流的测量。在发电厂中，用便携式超声波流量计测量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大管径流量，比过去的皮脱管流速计方便得多。超声被流量汁也可用于气体测量。管径的适用范围从2cm到5m，从几米宽的明渠、暗渠到500m宽的河流都可适用。 另外，超声测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，又可制成非接触及便携式测量仪表，故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。另外，鉴于非接触测量特点，再配以合理的电子线路，一台仪表可适应多种管径测量和多种流量范围测量。超声波流量计的适应能力也是其它仪表不可比拟的。超声波流量计具有上述一些优点因此它越来越受到重视并且向产品系列化、通用化发展，现已制成不同声道的标准型、高温型、防爆型、湿式型仪表以适应不同介质，不同场合和不同管道条件的流量测量。
超声波流量计的选型与分类
超声波流量计的选型与分类 关键词：超声波流量计选型与分类多普勒便携式流量计固定式时差式 超声波流量计是一种利用超声波脉冲来测量流体流量的速度式流量仪表。近几年来，随着技术的发展，利用超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快，基于不同原理，适用于不同场合的各种超声波流量计得到了广泛应用，同时也对广大用户提出如何进一步的了解超声波流量计、怎样选择合适的超声波流量计，使用过程中，应该注意些哪些问题等等，上海森逸技术人员结合现国内超声波流量计的发展情况及多年来现场应用经验，对上述问题进行了探讨。 超声波流量计选型与分类： 选型主要有以下几点：管道壁厚、外径，介质，管内流量是否含有杂质，测量介质的温度，测量介质为气体时，还需要知道气体的压力，除此之外，还应根据用户实际情况和测量需要合理选型。 1、多普勒超声波流量计 换能器经过管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后，频率发生偏移，当管道条件、换能器安装位置、发射频率、声速确定以后，通过测量频移就可得到流体流速，进而求得流体流量。只能用于测量含有适量能反射超声波信号的颗粒或气泡的流体，如工厂排放液、未处理的污水、杂志含量稳定的工厂过程液等。要注意它对被测介质要求比较苛刻，即不能是洁净水，同时杂质含量要相对稳定，才可以正常测量，而且不同厂家的仪表性能及对被测厂家的要求也不一样。选择此类超声波流量计即要对被测介质心中有数，也要对所选用的超声波流量计的性能、精度和对被测介质的要求有深入的了解。 2、便携式超声波流量计 主要用于校对管道上已安装其它流量仪表的运行状态，进行一个区域内的流体平衡测试，检查管道的当时流量情况等。如果不作固定安装，而用于这些用途时，选用便携式超声波流量计既方便又经济。 3、时差式超声波流量计 时差式超声波流量计是利用声波在流体中顺流传播和逆流传播的时间差与流体流速成正比，这一原理来测量流体流量。 目前生产最多、应用范围最广泛的是时差式超声波流量计。它主要用来测量洁净的流体流量，在自来水公司和工业用水领域，得到广泛应用。 4、管道式超声波流量计 精度最高，可达到±0.5%，而且不受管道材质、衬里的限制，适用于流量测量精度要求高的场合。但随着管径的增大，成本也会随增加，通常情况下，选用中小口径的管段式超声波流量计，较为经济。 5、固定式超声波流量计 如果有足够的安装空间，使用插入式换能器代替外贴式换能器，彻底消除了管衬、结垢及管壁对超声波信号衰减的影响，测量稳定性更高，也大大减小了维护工作量。而且，由于插入式换能器也可以不断流安装，所以其应用正在不断推广。有的厂家推出了内部为数字化电路的超声波流量计，其特点是采用数字电路处理信号，纠错能力增强，取样及时，精度提高(模拟电路的精度为±1.5%，数字电路可以达到±1.0%)，而且集成度提高，仪表体积大大减小，有多种信号输出模式供选择，在实际应用也取得了很好的效果。用户在使用中可以和模拟电路的超声波流量计进行比较。超声波流量计的功能选择，用户可以根据实际情况来确定。如果测量双向流体，一定要选择带有正负计量功能的超声波流量计；如果用户需要定期了解流体在一定时段有流量情况，可以选择带打印机的超声波流量计。总之，所选择的超声波流量计的功能既要满足用户需要，也不必贪多求全，造成许多功能闭置不用，而增加购买成本。
超声波流量计说明书
ZDL922 -x@7[~A>y V f} H V :9`.Sz g 1引言 近几年来，随着电子技术、数字技术和声楔材料等技术的发展，利用超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快。基于不同原理，适用于不同场合的各种形式的超声波流量计已相继出现，其应用领域涉及到工农业、水利、水电等部门，正日趋成为测流工作的首选工具。 2超声波流量计的测量原理 超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒法等。传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法。其基本原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量；多普勒法的基本原理则是应用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。 2.1时差法测量原理 时差法测量流体流量的原理如图1所示。它利用声波在流体中传播时因流体流动方向不同而传播速度不同的特点,测量它的顺流传播时间t1和逆流传播时间t2的差值,从而计算流体流动的速度和流量。 图1超声波流量计测流原理图 设静止流体中声速为c，流体流动速度为v，把一组换能器P1、P2与管渠轴线安装成θ角，换能器的距离为L。从P1到P2顺流发射时，声波传播时间t1为： 从P2到P1逆流发射时，声波的传播时间t2为： 一般c>>v，则时差为： 单声道测试系统只适用于小型渠道水位和流速变化不大的场合。大型渠道水面宽、水深大，其流速纵横变化也较大，须采用多声道超声波测流才能获得准确的流量值，见图2。应用公式(5)、(6)可测得流量Q。 以上各式中：d为垂直于水流方向上两换能器之间水平投影的距离，为声道数，S为两声道之间的过水断面面积。 图2多声道超声波流量计测流原理图 2.2多普勒法测量原理 多普勒法测量原理，是依据声波中的多普勒效应，检测其多普勒频率差。超声波发生器为一固定声源，随流体以同速度运动的固体颗粒与声源有相对运动，该固体颗粒可把入射的超声波反射回接收器。入射声波与反射声波之间的频率差就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移。由于这个频率差正比于流体流速，所以通过测量频率差就可以求得流速，进而可以得到流体流量，如图3。 超声波流量计和电磁流量计各自特点及区别比较 叙述了超声波流量计和电磁流量计在概论、工作原理、分类和工作性能的区别，提出，我国现阶段2种最常用流量计的特征和不同优势。 1超声波流量计和电磁流量计的概念 超声波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。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,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。 电磁流量计是1种根据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介质体积流量的感 应式仪表，采用单片机嵌入式技术，实现数字励磁，同时在电磁流量计上采用CAN现场总线。 2超声波流量计和电磁流量计的工作原理 超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统3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积算。这样就实现了流量的检测和显示。 超声波流量计常用压电换能器。它利用压电材料的压电效应，采用适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上，使其产生超声波振动。超声波以某一角度射入流体中传播，然后由接收换能器接收，并经压电元件变为电能，以便检测。发射换能器利用压电元件的逆压电效应，而接收换能器则是利用压电效应。电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的2个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬（橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势，电动势的方向按“弗来明右手规则”。 3超声波流量计和电磁流量计的分类 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计。根据对信号检测的原理，目前超声波流量计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报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。 超声波气体流量计基本原理介绍 超声波流量计一般可分为两大类：传播时间式超声波流量计和多普勒超声波流量计。在含有悬浮粒子的流动流体中，可以利用声学多普勒效应测量多普勒频移来确定媒质流速v，这种方法称为超声波多普勒法。 因为目前市场上的超声气体流量计产品都是传播时间式超声波流量计，所以下文将重点阐述传播时间式超声波流量计的原理。当超声波在流动的媒质中传播时，相对于固定坐标系统，超声波速度与在静止媒质中的传播速度有所不同，其变化值与媒质流速有关。因此根据超声波速度的变化量可以求出媒质的流速，传播时间式超声波流量计就是根据这一原理设计而成的。超声波流量计由两大部分组成：测量变换器部分和电子电路部分。 测量变换器又称为换能器，包括超声波发射器、接收器、声楔以及相应的机械连接组件等。 电子电路包括超声波的发射、接收电路，信号处理电路，流量数据指示或输出电路等。 超声波传播时间法测量流量的原理 时差法是通过测量超声波脉冲顺流和逆流的传播时间差来得到媒质流速的一种方法。参看图1-1，在管道两侧分别装置有两个收发通用型超声波换能器R 和T,管道中的媒质以速度u向前流动。 Fig.1-1管道内流速断面和超声射线的轨迹 图中的两个换能器在发射、接收状态交替工作，当T 发射R 接收时称为顺流发射状态，反之，R 发射T 接收时称为逆流发射状态。设顺流发射时超声脉冲的传播时间为1t ，而逆流发射时超声脉冲的传播时间为2t ，则有 ???????+-=++=τθθτθθcos sin /cos sin /2221u c D t u c D t （1-1） 式中，u 为管道中媒质流速，2c 为超声波在静止媒质中的声速，e c l ττ+=1 12；这里1l 为声楔(O-P)或(B-C)之长度，1c 为超声波在管壁中的声速，1 1c l 为超声脉冲通过声楔的时间，e τ为电路延迟时间。 考虑到一般情况下22c >>2u ,根据1-1式可以得到流速的计算公式： ???? ??-???????+=1222 112sin sin 1t t D c D u θθτ （1-2） 根据1－2式可以得出管道内流体中的声速的计算公式： 超声波流量计的测量原理 超声波流量计是工业生产中一个非常重要的特殊控制系统，对工业生产有着重要的意义。目前，超声波流量计被广泛应用到各个工业生产中，用来测量液体流量效果十分显著。本文将对超声波流量计的测量原理进行简述。 当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速，其关系符合下列表达式 其中 θ为声束与液体流动方向的夹角 M 为声束在液体的直线传播次数 D 为管道内径 Tup 为声束在正方向上的传播时间 Tdown为声束在逆方向上的传播时间 ΔT=Tup –Tdown 设静止流体中的声速为c，流体流动的速度为u，传播距离为L，当声波与流体流动方向一致时(即顺流方向)，其传播速度为c+u;反之，传播速度为c-u.在相距为L的两处分别放置两组超声波发生器和接收器(T1,R1)和(T2,R2)。当T1顺方向，T2逆方向发射超声波时，超声波分别到达接收器R1和R2所需要的时间为t1和t2,则湿度传感器探头, , 不锈钢电热管PT100 传感器, , 铸铝加热器, 加热圈流体电磁阀 t1=L/(c+u) t2=L/(c-u) 由于在工业管道中，流体的流速比声速小的多，即c>>u,因此两者的时间差为▽t=t2-t1=2Lu/cc 由此可知，当声波在流体中的传播速度c已知时，只要测出时间差▽t即可求出流速u，进而可求出流量Q。利用这个原理进行流量测量的方法称为时差法。此外还可用相差法、频差法等。 江苏新华宁仪表专业供应电磁流量计、孔板流量计、涡轮流量计、涡轮流量计、差压式流量计、金属管浮子流量计、超声波流量计、靶式智能流量计、V锥流量计等，本着“永守诚信”“创新开拓”的经营理念，竭诚为新老朋友提供优质的产品与服务，精诚合作、共创辉煌！ JY-GDUF2000超声波流量计 一、概述 JY-GDUF2000 系列超声波流量计是在参照国外同类产品的基础上，进行全新设计的一种通用时差型超声波流量计量仪器，该产品广泛适用于工业环境下无间断测量清洁均匀液体的流量和热量。GDUF2000 系列超声波流量计具有适应性强、低功耗、高可靠性、抗干扰以及优化的智能信号自适应处理能力，无须电路调整，操作简单方便。GDUF2000 系列超声波流量计以其良好的电路设计理念、优质器件的选用，逐步取代早期同类产品成为国内目前应用最为广泛的流量计量仪器。 二、工作原理 超声波流量计由超声波换能器、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积算。 当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速，其关系符合下列表达式: 其中 θ为声束与液体流动方向的夹角 M为声束在液体的直线传播次数 D为管道内径 Tup为声束在正方向上的传播时间 Tdown为声束在逆方向上的传播时间ΔT=Tup –Tdown 一、主机性能参数 精度：≤1.0 % 重复性：0.2% 流速范围：0～±64 m/s 测量原理：超声波传播时差原理，双CPU并行工作，4字节浮点运算 显示：2×10 背光型液晶显示器 操作：固定式：4×4 轻触键盘；便携式：4×4+2 轻触键盘 输入： 5 路4~20mA 输入，精度0.1% 可输入压力、液位、温度等信号 输出：电流信号：4~20mA 或0~20 mA, 阻抗0~1K浮空 准确度：0.1% 频率信号：1~9999Hz 之间任选（OCT 输出） 脉冲信号：正、负、净流量及热量累计脉冲，继电器及OCT 输出 报警信号：继电器及OCT输出，近20种信号源可选。数据接口：RS232 串行接口，可选配RS485 其他功能：记忆日、月、年累积流量，上、断电时间、流量和流量管理功能可选自动或手动补加累积量功能，记忆每天的工作状态；可编程批量（定量）控制器，故障 自诊断功能，网络工作方式等。 传感器外缚式：标准S 型，适用于管径DN15-DN100mm； 标准M 型，适用于管径DN50-DN700mm； 标准L 型，适用于管径DN300-DN6000mm； 插入式：测量管道材质不限（焊接、不焊接都可以）适用于管径DN80 以上 标准管段式：适用于管径DN10-DN400，整机测量精度±0.2% 电缆长度：单根可加长至500 米（定货时请特殊说明） 管道 衬材：碳钢、不锈钢、铸铁、PVC、水泥管等一切质地密致管道 内径：20mm—6000mm 直管段长度：上游≥10D，下游≥5D，距泵出口处≥30D 流体 种类：水、酸碱液、食物油、汽油、煤油、柴油、原油、酒精、啤酒等能传播超声波的均匀液体。 浊度：≤10000 ppm, 且气泡含量小 温度：-10~110℃ 流向：可对正反向流量分别计量，并可计量净流量 工作环境温度 主机：-10-70℃ 探头：-30 ~ +110℃ 湿度 主机：85%RH 1.6流量计 1.6.1供货范围 需求数量：1套 安装形式：分体式 其他要求：供货商应提供现场安装服务 1.6.2流量计订货技术条件 1．流量计主要技术性能参数 ●测量介质：清水 ●介质温度：0℃～+60℃ ●环境温度：-20℃～+60℃ ●管径OD：1200mm ●管材：金属 ●管壁厚度：8mm～14mm ●管壁涂层料： 内壁：水泥砂浆（紧密地涂上内壁） 外壁：环氧煤沥青四油二布 ●涂层厚度：最高15mm ●传感器防护等级：IP68 2．流量计显示装置技术参数 ●工作电源：220V AC ●工作温度：-18℃～+60℃ ●防护等级：IP4X ●精度：双声道0.25-0.5% ●灵敏度：0.003m/s ●线性度：0.15%～0.25% ●数字及图型显示当时流量及总流量 显示：图型 240×128像素，数字 2行×16字符 ●输出：RS-232串联口，标准 2个4～20mA模拟输出，标准 2个0～10V模拟输出，标准 ●数据记录：160K～2MB资料库，记录一段时间内的流量及总流量 3.流量计其它性能要求 ●在流速±14m/s内可维持标定的精度，并可显示正反流动方向 ●可测知液体中的含气量（VAER读数）并作出内部补偿 ●双声道设计，可安装在弯头附近，不受液体中的乱流影响 ●高灵敏度0.001ft/s ●自诊功能，显示计量时间的问题，如气泡、讯号值和声速 1.6.3试验与验收 1.6.3.1型式试验 投标商在投标时应提供法定机构有效的型式试验报告。其项目及标准均应符合国家相关标准及规范，并符合本技术规范的要求。 1.6.3.2出厂试验 流量计应作出厂试验，试验项目应符合国家相关标准及规范所规定的全部项目，出厂试验报告随产品一起交付需方。 1.6.3.3现场交接试验与验收 设备材料到达现场后，由安装单位按照国家有关规程与规范进行现场验收试验。试验结果应与产品型式试验和出厂试验结果及其规定值相符，否则由卖方负责。 1.6.4技术资料 1.6.4.1投标方在投标文件中应提供与投标报价有关的技术说明书等技术 资料，以供评标时比较性价比。 1.6.4.2供货商在供货时，应配套提供全套安装使用说明书、产品合格证、 出厂试验报告、装箱单、备品备件一览表及四套图纸资料等。 1.6.4.3卖方在合同签定后15天内提供全套供施工设计用的图纸及技术资 料。 超声波流量计新技术 ——线性时间放大法 李长奇，马 晶 （中环天仪股份有限公司，天津300384） 摘要：时差法超声波流量计具有非接触测量、无压损、可测不导电介质等优点，因此被广泛应用于各种工业现场。 但由于受到计时器分辨力的影响，测量精度相对较低。而高精度的超声波流量计电路设计困难，而且功耗大，成本高。为此，本文阐述了一种利用线性时间放大法提高超声波流量计时间分辨力的基本原理和电路实现，这种方法可以大大降低电路对于计时器分辨力的要求，而且具有低成本、低功耗、测量精确等特点，可以用来以开发高精度的商用超声波流量计。 关键字：工业自动化仪表与系统；超声波流量计；线性时间放大；分辨力 New Technology of Ultrasonic Flowmeter—Linearity Time Amplifying Method LI Changqi, MA Jing (Zhonghuan TIG CO, LTD, TianJin 300384, China) Abstract: The time-difference-type sonic flowmeter is used in a lot of industry locale widely, owing to it can measure flow untouch,and have no press lose,and can measure unelectric medium.But its precision is lower correspondingly,due to the resolving power of calculagraph.And the sonic flowmeter circuit having high precision design difficulty, furthermore it has a big power expending and high cost.So we expatiate a linear time amplifying method and its circuit design to improve the time resolving power of sonic flowmeter.This method can play down the request of the calculagraph resolving power. Furthermore it has a low cost,a low power expending ,and a high precision.It can be used to empolder high precision sonic flowmeter for business. Keywords: industrial automation instrument and system, sonic flowmeter, linear time amplifying, resolving power 1 引言 时差法超声波流量计是以“速度差法”为原理，通过测量正程和逆程超声波传播的时间差来计量圆管道内流体流量的仪表。在这类仪表中，测量时间的分辨力是流量计的一项重要指标。因为精度一般不会优于分辨力，所以提供分辨力才有可能提供整机精度。 作者简介：李长奇，男，学士，助理工程师，从事工业自动化仪表的研究工作。 自 动 化 仪 表 之 超 声 波 流 量 计 的 认 识 电气与控制工程学院 测控技术与仪器0902班 姓名：雷军 学号：0906070225 超声波流量计原理 摘要 本文阐述了超声波流量计常用的时差法、多普勒法的测流原理，以及超声波流量计的分类。通过实际测流应用并与流速仪所测的流量结果做了对比分析，得出超声波流量计无论在测流准确度还是在测流精度上都比其它的测流设备高，而且具有其它测流设备所不具备的实时在线和数据远传的优越性能。 一、引言 近几年来，随着电子技术、数字技术和声楔材料等技术的发展，利用超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快。基于不同原理，适用于不同场合的各种形式的超声波流量计已相继出现，其应用领域涉及到工农业、水利、水电等部门，正日趋成为测流工作的首选工具。 超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。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计。超声波流量计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非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。 众所周知，目前的工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题，这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难，造价提高、能损加大、安装不仅这些缺点，超声波流量计均可避免。因为各类超声波流量计均可管外安装、非接触测流，仪表造价基本上与被测管道口径大小无关，而其它类型的流量计随着口径增加，造价大幅度增加，故口径越大超声波流量计比相同功能其它类型流量计的功能价格比越优越。被认为是较好的大管径流量测量仪表，多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量，故可用于下水道及排污水等脏污流的测量。在发电厂中，用便携式超声波流量计测量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大管径流量，比过去的皮脱管流速计方便得多。超声被流量汁也可用于气体测量。管径的适用范围从2cm到5m，从几米宽的明渠、暗渠到500m 宽的河流都可适用。 另外，超声波测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，又可制成非接触及便携式测量仪表，故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。另外，鉴于非接触测量特点，再配以合理的电子线路，一台仪表可适应多种管径测量和多种流量范围测量。超声波流量计的适应能力也是其它仪表不可比拟的。超声波流量计具有上述一些优点因此它越来越受到重视并且向产品系列化、 SICK|MAIHAK 超声波流量计的技术特点 1.1采用当今世界最先进的超声传感器： SICK|MAIHAK 是总部设在德国的跨国仪表集团，是全球领先的传感器和分析仪器系统制造商，是工业自动化领域的技术及市场先导者之一，研制并生产超声传感器已有20多年历史，其 FLOWSIC600气体超声流量计配置的超声波传感器为平行对射式四声道布置，全金属钛合金设计不使用任何匹配层，传感器工作频率为200kHz ，能在压力0.0至45MPa ，介质温度-40至180℃，气体流速从0.3m/s 至65m/s （DN80）保证0.5%计量精度，超越目前世界上其他生产厂家气体超声流量计无法达到的技术指标（见图1，图 2）。 图1：FLOWSIC600超声流量计 图2：FLOWSIC600内部结构 与其他传感器比较 与其他传感器截面比较 FLOWSIC600超声流量计传感器采用当今世界最先进的技术，材质为全金属钛合金，具有远高于树脂或普通钢的信号接收性能，抵抗高速气流冲击和防腐蚀的能力。特别是对于CO 2含量高于3%时遇水产生的碳酸，比其他传感器表面材料具有高出多倍的抗腐蚀能力。（图3：被高速气流冲蚀的其他传感器表面） 图3：被高速气流冲蚀的其他传感器表面图 图4：全金属钛合金不含匹配层传感器 1.2 四声道配置是对贸易计量的有效保证 Flowsic600采用同一平面内的四声道配置，可以在最大限度内保证贸易计量精度和稳定性。Flowsic600每个声道都以不同的权重参与流量检测计算，在一个声道发生故障时，超声流量计自动进行20000个检测测量，根据检测数据自动调整并重新分配其它声道的权重，偏差不大于0.3%，并保证计量精度（见PTB检测报告第1、9页）。 1.3 国际权威机构测试报告表明平行声道布置能有效补偿涡流对精度的影响 早期应用的气体超声流量计传感器因体积过于庞大，即使在较大的口径测量管上也不能实现在同一平面内布置平行四声道，只能在计量管路的二个交叉截面内布置四个声道。如图4：“涡流对交叉式声道布置的计量精度影响”所示，因涡流对两个相同权重的交叉声道流速信号同时产生加速（或减速）作用，涡流对计量精度的影响明显扩大了，这也是为什么交叉式声道布置的超声流量计需要20D（或15D加整流器）前直管段来降低涡流对计量 https://www.wendangku.net/doc/5f12190768.html, I YYC 超声波流量计型号规格表 https://www.wendangku.net/doc/5f12190768.html, II 警告 （1）YYC 超声波流量计仅限测量水、海水、污 水、酒精、各种油类等能传导超声波的单 一、均匀、稳定的液体； （2）YYC 超声波流量计必须满管； （3）YYC 超声波流量计禁止用手抓表头进行搬 运。 错误 正确 https://www.wendangku.net/doc/5f12190768.html, 1 1 产品介绍 YYC 超声波流量计是一种根据声波在流动液体中的传播规律实 现流体流量测量的流量计。近十几年来随着集成电路技术的不断迅 速发展，使得超声波流量计的精度和稳定性有了很大的提高，现已 成为一种高精度、高可靠性、高性能、低功耗、低价格等优点，广 泛被用户所采用。 YYC 超声波流量计在设计上采用了世界上先进的集成电路，实 现了生产过程中元器件参数无调整化，生产工艺既简单又可靠，产 品一致性好，保证每一台出厂的机器都达到最佳性能、最好工作状 态。 YYC 超声波流量计有着广泛的用途，在满足现场监测显示的同 时可输出标准直流电流信号(4～20mA)供记录、调节、控制用，另 外增加了频率输出功能，有效地提高了仪表精度，广泛应用于自来 水、循环水、工业用水，各种燃料油、各种酸碱液溶液、各种化学 容剂等。 所有YYC 超声波流量计均由菜单驱动，输出4～20mA 流量比例 信号并带有RS485通讯接口，以便与计算机进行联网通讯。 2 性能特点 ●导电、非导电及特殊介质测量。 ●高亮度、高清晰度的点阵式液晶显示屏。 ●高精度时间间隔测量（p秒级）。 ●采用EEPROM存储器，测量及运算数据存贮保护安全可靠。 ●年、月、日、时、分、秒时间实时显示。 ●具有RS485接口，完善的Modbus通讯协议。 ●内置热量测量/热量计。 ●内置上电断电记录器。 ●内置数据记录。 ● 20毫秒基本测量周期。 ●对管内流体不产生压力损失，节约能源。 ●嵌入式单片机的采用，提高运算速度。 ●具有掉电检测、数据保护功能，上电即可恢复运行。 ●抗干扰能力强，可在恶劣环境下稳定工作，如：变频器环境能正常工作。 ●探头温度范围普通型 -20℃～120℃,高温型＜150℃。 ●输出接口采用防雷保护。 https://www.wendangku.net/doc/5f12190768.html, 2 附件2： 明渠堰槽流量计型式评价大纲 1范围 本型式评价大纲适用于分类代码为12185000的明渠堰槽流量计（以下简称流量计）的型式评价。 2引用文件 本大纲引用了下列文件： JJG 711-1990 明渠堰槽流量计 GB/T 9359-2001 水文仪器基本环境试验条件及方法 GB/T 11606-2007 分析仪器环境试验方法 GB/T 17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验 GB/T 17626.3电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T 17626.8电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验 JB/T 9329-1999 仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法 HJ/T 15-2007 环境保护产品技术要求超声波明渠污水流量计 凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。 3术语 3.1 明渠堰槽流量计weirs and flumes for flow measurement 在明渠中利用量水堰槽和水位～流量转换仪表（二次仪表）来测量流量的流量计。 3.2 水位stage 从测量基准点（或零点）高程算起，加上某一水面的距离后所得到的高程值，单位m。 3.3 喉道throat 测流堰槽内截面面积最小的区段。 4概述 4.1工作原理 在明渠中设置标准量水堰槽，液位计安装在规定位置上测量流过堰槽的水位。将测出的水位值代入相应的流量公式或经验关系式，即可计算出流量值。明渠堰槽 流量计的水位与流量呈单值关系。 4.2结构型式 明渠堰槽流量计包括：薄壁堰、宽顶堰、三角形剖面堰、流线型三角形剖面堰、平坦V形堰、巴歇尔（Parshall）槽、孙奈利(SANIIRI)槽、P-B(Palmer-Boulus)槽等槽体及与之配套的液位计和水位、流量显示仪表。 明渠堰槽流量计由量水堰槽和水位～流量转换仪表（二次仪表）所组成。水位～流量转换仪表包括：液位计、换算器和显示器。 为准确计量流量，明渠堰槽流量计还应包括：堰体上游行近段、下游渠槽衔接段和水位观测设施。 量水堰槽有多种形式，如：薄壁堰、宽顶堰、三角形剖面堰、喉道槽等，可根据现场条件、流量范围和使用要求选取。 5法制管理要求 5.1计量单位 流量计应采用法定计量单位。选用的流量计量单位为m3/h、m3/s或m3，温度单位为℃。 5.2 外部结构 流量计应具有防护装置及不经破坏不能打开的封印。凡能影响计量准确度的任何人为机械干扰，都将在流量计或保护标记上产生永久性的有形损坏痕迹。 5.3 标志 5.3.1计量法制标志的内容 试验样机应预留出位置，以标出制造计量器具许可证的标志和编号，流量计型式批准标志和编号以及产品合格印、证。 5.3.2铭牌 铭牌应包括： a）制造商名称（商标）； b）产品名称及型号； c）出厂编号； d）制造计量器具许可证标志和编号； e）工作温度范围； f）在工作条件下的最大、最小流量或流速；超声波流量计原理
超声波流量计和电磁流量计各自特点及区别比较
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