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  行业资讯
超声波流量计在轻工业重复冷却水上的应用及电路形式
2012-3-20 9:38:06

超声波流量计在轻工业重复冷却水上的应用
轻工业中冷却水流量测量的用途有两种,一种用于流量检测,参与过程控制,以检验水处理设施的供水能力是否满足了主工艺正常生产的要求;另一种用于流量的计量,计量的结果送企业的能源中心,作为企业耗水技术经济指标计算的依据。在目前自动化程度较高的工程中,采用最多的是电磁流量计和超声波流量计。工业循环水系统中,决定采用超声波流量计的首要条件是水质,工业循环水包括工业净循环水、软化水循环水、纯水循环水、浊循环水、含氧化铁皮粉末颗粒的泥浆水,其中软化水循环水、纯水循环水的电导率极低,应采用超声波流量计,其余水质的循环水两种流量计均可使用。其介质本身性质包括温度、浊度、ph和含油量等指标对流量计的要求相对较低。在小口径管道中,超声波流量计的价格比电磁流量计高,而安装的直管段的长度比电磁流量计长。目前的水处理设施中,小口径管道上通常选用电磁流量计;而大口径管道上因流量计拆装比较困难,且电磁流量计的前后须安装检修切断阀门,且大口径管道通常为循环供水的总干管,因此大口径管道上可选用超声波流量计。

超声波流量计换能器的电路形式

超声波流量计中的超声波发生器有多种电路形式,最典型的有以下几种:
    1、半桥型  半桥型电路比较简单,PWM控制器是一块多功能IC(集成电路),兼作频率超声波发生器及脉宽调制器,还集成一些保护性电路。负反馈电路等.一般采用TL494,Ic的输出经过信号驱动后供开关管。二个开关管轮流导通,抗匹配,供超声波换能器使用。功率的调节有两种方式;第一种是调节频率。由于超声波换能器在谐振频率时输出功率最大,其消耗功率也大,因此当调节频率为超声波换能器的谐振频率时,其功率最大,我们可以调偏频率,使超声波换能器偏离谐振频率,超声波换能器的功率也会降低,偏离频率越大,功率降低越大,达到调节功率的目的。另一种方式 是固定频率,调节占空比。当开关管导通时间较长时,输出的功率较大,导通时间较小,输出功率变小。 这种形式的电路还可以加上功率负反馈电路,当电源电压变化时可以通过反馈调节占空比,使输出功率稳定。
    2、全桥型 全桥型原理基本上与半桥型相似。它是通过一对管同时开关而在负载上得到变频信号。当TAl与TA2导通而TB1,TB2截止时。Tout得到①负②正信号;当TB1,TB2导通而TAl与TA2截止时,Tout得到①正②负信号,如此循环,在Tout①、②得到一个交变的功率信号。全桥型超声波发生器的功率调节也可分为二种情况,与半桥型相似。 功率控制频率自动跟踪的工作原理 在超声波电源的应用,振动系统的温度、刚度、及负载力等因素的变化使得系统的谐振频率发生了漂移,而振动系统是否能始终处于谐振状态是超声应用能否进行及原量优劣的关键,故频率自动跟踪及跟踪的速度和精度至关重要。 超声电源采用功率设置频率跟踪方式,即采样负载的电压与流过的电流相位源,当相位为某一设定值时,超声波换能器呈纯阻性,系统工作在谐振状态。目前超声波流量计应用最广泛的是压电陶瓷片超声波换能器,其在振荡频率点附近电路,除去静去电容,超声波换能器是一个串联谐振网络。L、C、R分别为超声波换能器的动态电感、动态电容、动态电阻。 由式中可知谐振时,整个网络等效于纯电阻性,电压和电流的相位差为零。因此,超声波换能器两端的电压和电流,经过相位比较,得出相位差,用相位差作反馈信号控制功率及频率的变化可以实现机械谐振的自动跟踪。超声电源硬件PIC单片机是超声电源的控制器,通过捡测超声波换能器的信号与及操作面板的设置来控制功率的输出大小和输出频率的变化。 超声流量计超声波换能器振动的温度、刚度、及负载力等因秦的变化使得系统的谐振频率发生了漂移,而振动系统是否能给始终处于谐振状态是超声能否进行及质量优劣的关键,故须频率自动跟踪及功率自动调整和精度至关重要。