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  行业资讯
超声波流量计敏感于流过换能器的流速分布很重要
2012-4-13 10:03:02

 超声波流量计首先由信号超声波发生器来产生一个特定频率的信号,这个信号可以是正弦信号,也可以是脉冲信号,这个特定频率就是超声波流量计换能器的频率,一般在超声波流量计中使用到的超声波频率为25KHz、28KHz、35KHz、40KHz;1OOKHz或以上现在尚未大量使用。

        比较完善的超声波发生器还应有反馈环节,主要提供二个方面的反馈信号: 第一个是提供输出功率信号,我们知道当超声波发生器的供电电源(电压)发生变化时。超声波发生器的输出功率也会发生变化,这时反映在超声波流量计换能器上就是机械振动忽大忽小,导致清洗效果不稳定。因此需要稳定输出功率,通过功率反馈信号相应调整功率放大器,使得功率放大稳定。 第二个是提供频率跟踪信号。当超声波流量计换能器工作在谐振频率点时其效率最高,工作最稳定,而超声波换能器的谐振频率点会由于装配原因和工作老化后改变,当然这种改变的频率只是漂移,变化不是很大,频率跟踪信号可以控制信号超声波发生器,使信号超声波发生器的频率在一定范围内跟踪超声波换能器的谐振频率点。让超声波发生器工作在最佳状态。   当然,随着现代电子技术,特别是微处理器(uP)及信号处理器(DSP)的发展,超声波发生器的功能越来越强大,但不管如何变化,其核心功能应该是如上所述的内容,只是每部分在实现时技术不同而已。但模拟功率放大器有几个缺点: (1)不易使用现代的微处理器来处理,由于该电路呈现一个比较典型的模拟线路特征,用数字处理比较复杂,涉及到A/D(模拟转数字)和D/A(数字转模拟),成本比较高,可靠性低。(2)模拟控制电路存在控制精度低,动态响应慢、参数整定不方便、温度漂移严重,容易老化等缺点。专用模拟集成控制芯片的出现大大简化了电力电子电路的控制线路。提高了控制信号的开关频率,只需外接若干阻容元件即可直接构成具有校正环节的模拟调节器,提高了电路的可靠性。但是,也正是由于阻容元件的存在,模拟控制电路的固有缺陷,如元件参数的精度和一致性、元件老化等问题仍然存在。(3)此外,模拟集成控制芯片还存在功耗较大、集成度低、控制不够灵活,通用性不强等问题. 用数字化控制代替模拟控制,可以消除温度漂移等常规模拟调节器难以克服的缺点,有利于参数整定和变参数调节,便于通过程序软件的改变方便地调整控制方案和实现多种新型控制策略,同时可减少元器件的数目、简化硬件结构,从而提高系统的可靠性。此外,还可以实现运行数据的自动储存和故障自动诊断,有助于实现电力电子装置运行的智能化 。

 
选择和使用超声波流量计应注意的事项 :超声波流量计的超声波流量计原理一般用户只需大致了解即可,用户最注重仪表性能和实用。 本文只想着重就超声波流量计的选型安装,并结合我公司的经验为用户合理选择和使用提供一些可以借鉴的方法、经验。
    一、分类  
    目前市面上用于供水行业的超声波流量计大多属时差式,此种流量计已进入一个比较成熟的阶段,对供水行业的中、大管道的流量计量已完全可以满足要求。根据使用场合不同,可以分为固定式超上超声波流量计和便携式超声波流量计。
    1、便携式超声波流量计
    主要用于临时的对比测量,机动性很的很大,价格较固定式贵一些,若用于固定测量有点浪费。便携式超声波流量计,在使用中由于是临时测量,管径、管材也不固定。除正确输入各种数据外,要保证上、下游直管段。换能器(也称探头)安装也很重要,小管道(300mm以下)尽量用“V”法,这样可延长声程,提高测量精度,300mm以上的管道只能用“Z”法测,从我们的实际经验看,300mm以上管道用“V”法很难找到信号。当然如果能找到信号且信号强又稳定用“V”法更好。“V”法安装较之“Z”法安装对直管段的要求要短得多。
    2、固定式超声波流量计
    固定式又分为外夹式、插入式、管段式三种。
   (1)外夹式
    早期的流量计都为外夹式,大家较熟悉,也是应用最广泛的超声波流量计。但此种流量计最大的缺点是:不能用在水泥管上。所以近几年又出现了插入式超声波流量计。
   (2) 插入式超声流量计
    此种流量计是利用专用管道开孔工具在管壁上开一小孔,利用管箍(或夹板)把换能器插入管道内,直接与水接触,其安装测量不受限制,其信号的发射,接收只经过水介质,信号强且稳定。
    缺点:大管道探头安装(特别是外壁粗糙的管道)不易精确定位,埋在地下多年的老管道(因生产工艺、厂家等诸多因素)管壁厚度、内径不能准确确定,是影响测量精度(准确度、以下简称精度)的主要原因之一。
   (3)管段式超声波流量计
    某些管道因材质疏、导声不良或锈蚀严重,衬里和管壁有间隙等原因、造成超声波信号衰减严重,用外夹式超声流量计无法正常测量时,可用管段式(又称满管式)超声流量计。它是把换能器与一段标准的短管制成一体,出厂时经过逐台标定的流量计,精度可以达到0.5级,主要用于计量数据较高的地方。注意:一定要在保证上、下游直管段的情况下才能确保其精度。
    缺点:一次性投入较大,且必须断流安装
   (4)近几年又出现了双声道,四声道等多声道超声波流量计,多声道流量计对提高测量精度有很大作用,但价格很高,如果资金充足,计量精度要求高可选此类超声流量计。
    二、选型
    我们认为多台固定式超声波流量计、配一台便携超声波流量计,作为对固定式流量计校对之用是比较合理的,因为超声波流量计完全能够满足供水企业的要求,以上对目前广泛使用的各种超声流量计的优缺点作了简单介绍,用户可根据本企业的实际情况选择。选购时注意几点:
    1、多了解有关信息,以不被夸张的宣传所迷惑。  2、选择有研发能力的生产厂家,这样才能保证质量及售后服务。  3、所选择的超声波流量计要价廉物美,即能满足需要就行,不必贪多求全,造成许多功能闲置不用,而增加购买成本。
    三、使用
    固定式超声波流量计(管段式、插入式、外夹式)购买后,一般都由厂方派人现场指导安装。但要注意以下几点:  1、主机与换能器之间连接电缆(大部分厂家规定在300M以内)要尽量短。一是减小信号衰减,二是防止外界干扰,使主机能长期稳定工作。且要避免与动力电缆近距并行埋设。若无法避免应穿钢管加强屏蔽,或缩短信号电缆后加远传显示装置。  2、校零点,在流体静态时,仪器的示值称为“零点”(此时的示值不一定为零)。当流量计的示值不为零时,任何时刻该“零点”的值将叠加在流量计的真值上,从而使测量值出现偏差。调零的目的就是消除安装零点,确保测量精度。尽可能停水校零点,若确实不能停水校零可采取其它办法。  3、固定式流量计(除带标准管外)安装好后,要坚持逐台校对。一是用便携式超声流量计校对,此法较简便,二是对不能用便携式流量计校对的管道(如水泥管等)可采用清水池校对,(如:我们在原管道已装的涡轮流量计拆除后,安装口留着,以便随时用涡轮流量计校对,做到心中有数)。 4、保证安装时上、下游的直管段是确保计量准确的前提条件。 
   超声波流量计敏感于流过换能器的流速分布剖面,管道中流体的稳定与否很重要,为了保证计量的准确各厂家都规定上游要保证不小于10D,下游不小于5D的直管段,直管段长度对精度影响程度如何,中山水司所做的测试实验,足以说明这个问题。