超声波流量计设计毕业论文

超声波原理

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。 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。 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。通过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。 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在当今国内尚不普遍，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。

超声多普勒流量计实现分区流速测量的方法研究为了扩展超声波多普勒测量方法的功能并提高超声多普勒流量计的测量精度 ,提出了可以实现流通区域内流体速度分布测量的分区流速测量方法 .采用超声波交叉域法 ,对声束的发射与接收进行汇聚 ,使流速信息集中在流场中十几毫米到数毫米的区域范围内 ;采用多个发射、接收换能器 ,让声束的交叉域分布在描述流场特性的地方 ,实现了流场的分区流速测量 .扩展了超声波多普勒方法的测量功能 ,若对分区流速进行积分处理就可获得流量 ,为提高超声多普勒流量计的测量精度提供了技术基础对于流体中含有固体颗粒和气泡的多相流 ,将优先采用超声多普勒流量计测量流体流量 .该流量计测量原理基于声学多普勒效应 ,即当声源和反射界面或散射体之间存在相对运动时 ,接收到的声波信号频率和入射声波的频率存在差异 ,这个频差与相对运动速度成正比[1] .超声多普勒流量计通过检测超声波在流体传播过程中的多普勒频移来实现流量测量 .典型的超声多普勒流量计示意图见图 1.图 1 典型超声多普勒流量计发射换能器将超声发生器产生的电信号转换为超声波 ,然后发射到流体中去 ;接收换能器将反射或散射回来的超声波转换为电信号 ,回到接收电…Zonal Fluid Velocity Distribution Measurement Using Doppler Ultrasonic Method Wang Ziyan;Wu Haibo;Li Xin [WT6BZ](Xi′an Jiaotong University;Xi′an 710049;China)[WT5HZ] Zonal fluid velocity distribution measurement in flow field is made using the Doppler ultrasonic method. The traditional flowmeter measurement technique is to detect the statistic average value of fluid velocity, The data are greatly effected by the velocity profiles, and often yield lower measured value. A zone of acoustic wave intersection is constructed such that attention would be given to fluid velocity within a small region of several millimeters by focusing incident sound wave and back scattered acoustic wave. Several transmitter and receiver of acoustic transducers are used to sample the velocity information from the region of intersection of ultrasonic rays which yield typical flow field characteristics. The fluid velocity data can be integrated to give the volume flux. This research effort led to increase accuracy of the Doppler ultrasonic flowmeter. 参考文献1 Lawrence C L; Ultrasonic flowmeters [M];Physical Acoustics; 1979年 引证文献1 李昕,王子延; 超声波多普勒流速测量方法的信息窗区域控制研究 [J];西安交通大学学报; 2001年05期 2 丁丽晶; 基于DPS技术的超声波多普勒流量计的设计 [D];大连理工大学; 2002年 共引文献1 张谦琳，尹宏，胡建恺，魏月贞; SiC／陶瓷基复合材料界面形为的声显微学研究 [J];材料工程; 1994年Z1期 2 孙康宁,刘援朝,王昕,张景德,尹衍升,Maslov KI; 双层可焊接陶瓷刀具材料界面声学显微结构特征分析 [J];复合材料学报; 1996年03期 3 叶为全,王莉,庄镇泉; 压电式生物传感器的准确度与体波色散的关系 [J];传感器技术; 2003年07期 4 郝艳捧,谢恒堃,高乃奎; 大电机主绝缘剩余寿命智能评估的超声技术 [J];高电压技术; 2005年05期 5 高英,梁曦东,薛家麒,牛凤岐; 超声脉冲检测硅橡胶内部缺陷的研究 [J];高电压技术; 1997年02期 6 刘庆凯,万柏坤,赵金玲; 一发四收双晶水膜探头在中厚钢板自动探伤中的应用 [J];传感技术学报; 2006年06期 7 杨录,韩焱,程耀瑜; 钢质药筒不等厚焊缝超声检测技术研究 [J];兵器材料科学与工程; 2003年05期 8 杨录,韩焱,程耀瑜; 不等厚焊缝超声检测技术研究 [J];弹箭与制导学报; 2003年01期 9 庄圣贤,刘济林; 基于FPGA技术的波形显示点阵形成电路的ASIC设计与实现 [J];电子测量与仪器学报; 2001年04期 10 毛剑波; 压电陶瓷换能器在超声波测距仪中的应用 [J];合肥工业大学学报(自然科学版); 2005年06期

根据信号检测原理，超声波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、互相关法、空间滤波法和噪声法。超声波流量计和超声波流量计，由于仪表的流道中没有障碍物，属于畅通型流量计，适用于解决一类流量计的流量测量问题，特别是在大流量测量中具有更突出的优势，是一个发展迅速的流量计类别。超声波流量计采用时差测量原理:一个探头信号通过管壁、介质和管壁的另一侧，被另一个探头接收。同时，由于介质速度的影响，第二个探头的发射信号也是第一个探头接收到的δT的滞后。根据计算可以得出，流量值Q可以通过流速V与时差δTV=(C2)/2LXδT的换算关系得到当超声波在运动的流体中传播时，它们将携带关于流体速度的信息。因此，接收到的超声波可以检测流体的流量，并将其转换成流量。根据检测方法的不同，可分为传播速度差法、多普勒法、电子束迁移法、噪声法和相关法等不同类型的超声波流量计。超声波流量计是近十年来随着集成电路技术的飞速发展而得到应用的一种非接触式仪表。适用于测量难以接触和观察的流体和大型管道的流量。它可以与水位计一起使用，测量开放水的流量。使用超声波流量比不需要在流体中安装测量元件，所以不会改变流体的流动状态而产生附加阻力。仪表的安装和维护不会影响生产管道，是一种理想的节能流量计。工业流量测量一般存在于大口径管道中，大流量测量比较困难。这是因为普通的流量计会随着管道直径的测量给制造和运输带来困难，导致成本和能耗增加。安装不仅有这些缺点，还可以避免使用超声波流量计。由于各种超声波流量计都可以安装在管道外部进行非接触式流量测量，所以仪器的成本基本上与被测管道的直径无关，而其他类型的流量计成本随着成本的增加而大大增加。的直径。因此，与其他具有相同功能的流量计相比，超声波流量计的直径越大，超声波流量计的功能价格越好。超声波流量计被认为是一种很好的测量大型管道径流量的仪器，可以测量两相介质的流量，因此可以用来测量污水等脏流量。在电厂中，使用便携式超声波流量计测量大型管道径流(如汽轮机进水和汽轮机循环水)比过去的剥管式流量计更方便。流体流动产生的超声波也可用于气体测量。管径从2厘米到5米，从几米宽的明涵到500米宽的河流。此外，测量仪的超声波流量测量精度几乎不受人体温度测量的影响，压力、粘度、密度等参数的影响，可以做成非接触式便携式测量仪，解决其他类型仪器难以测量的测量问题，具有较强的耐腐蚀性、导电性、放射性和易燃易爆介质的流动。此外，由于其非接触测量特性和合理的电子电路，单个仪器可用于测量各种管径和流量范围。超声波流量计的适应性是其他仪器无法比拟的。超声波流量计具有上述一些优点，因此越来越受到重视。随着产品系列化、通用化的发展，被制成不同声道标准、耐高温、防爆、潮湿的仪器，以适应不同介质、不同环境。和不同管道条件下的流量测量。我们公司致力于工业自动化仪表工程和过程控制。如果您有任何需求，请联系我们，我们将请我们的技术人员帮助您解决问题。制造压力仪表、液位仪表、流量计和流量开关的高科技仪器仪表企业。