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超聲波流量計(jì)范文第1篇

和傳統(tǒng)的機(jī)械、電磁式的測(cè)量流量的儀表相對(duì)比，超聲波流量計(jì)主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是作為一種非接觸式的儀表，超聲波流量計(jì)能夠在管道外部測(cè)量，它完全沒(méi)有壓力的損失，也不會(huì)流體流動(dòng)的狀態(tài)的改變，對(duì)原有的管道不需要進(jìn)行任何的加工就可以測(cè)量。二是超聲波流量計(jì)輸出信號(hào)和被測(cè)的流體的流量為線性的關(guān)系。三是測(cè)量的結(jié)果不會(huì)受到被測(cè)的流體黏度及電導(dǎo)率等影響，可以用來(lái)測(cè)量非導(dǎo)電性的液體或者氣體。四是對(duì)大口徑、大流量的測(cè)量，它的測(cè)量成本基本和管徑大小沒(méi)有任何關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)能耗的節(jié)約，而不象其它類型的流量計(jì)管徑增大、成本會(huì)大幅度地增加。五是它更能適合所處條件較惡劣的被測(cè)流體，由于檢測(cè)不需要接觸，從而帶來(lái)很大便利和好處。它的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在，對(duì)于外夾式的超聲波流量計(jì)，檢測(cè)元件的維修和更換較為方便，不用斷流，也不會(huì)影響生產(chǎn)運(yùn)行，可是，由于其在管道外進(jìn)行測(cè)量，聲道的數(shù)量比較少，因此精度比管道嵌入式的低；而對(duì)于管道嵌入式的超聲波流量計(jì)，一方面維修與更換會(huì)較為麻煩，另一方面由于有三、四聲道和更多聲道的產(chǎn)品，其精度會(huì)很高。還有，由于超聲波流量計(jì)的安裝對(duì)前后的直管段要求上有很大的限制，從而產(chǎn)生較高的造價(jià)和運(yùn)輸成本。

2超聲波流量計(jì)選型的注意事項(xiàng)

超聲波流量計(jì)選型工作較為復(fù)雜，關(guān)注的內(nèi)容包括：被測(cè)的介質(zhì)類別、儀表的性能和參數(shù)、換能器的類型、功能及適用的范圍、聲道的設(shè)置、前后的直管段長(zhǎng)度的要求等等。選型應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)方面：一是要了解被測(cè)對(duì)象的現(xiàn)場(chǎng)情況和物理的特性；二是其信號(hào)的處理單元必須適合戶外、爆炸、危險(xiǎn)性等類型的場(chǎng)所進(jìn)行安裝，防爆和防護(hù)的等級(jí)必須符合現(xiàn)場(chǎng)的要求。二是換能器的前后應(yīng)有一定長(zhǎng)度的直管段，從而確保流體流速的分布，通過(guò)要求前面的直管段在10D以上，而后面的直管段就在5D以上，并且其上游30D之內(nèi)，不可以安裝閥、泵等擾動(dòng)設(shè)備。三是換能器要安裝于傾斜及水平的管道上的時(shí)候，不能裝于上部或者底部，避免管道中的氣體或者雜質(zhì)進(jìn)到測(cè)量的聲道當(dāng)中。四是換能器安裝必須使超聲波的傳播路徑經(jīng)過(guò)管道的中心。四是要區(qū)分被測(cè)對(duì)象進(jìn)行選型，氣體用的換能器頻率一般在100至300KHz，而液體用的換能器頻率一般為1至5MHz。

3超聲波流量計(jì)在石化行業(yè)計(jì)量中的應(yīng)用

3.1用時(shí)差法超聲波流量計(jì)來(lái)測(cè)量成品油超聲波流量計(jì)可以進(jìn)行多聲道進(jìn)行測(cè)量；能通過(guò)報(bào)警功能和智能檢定軟件診斷來(lái)監(jiān)測(cè)其運(yùn)行的狀態(tài)；能對(duì)各聲道自動(dòng)增益進(jìn)行調(diào)節(jié)；能夠測(cè)量出各聲道流速的分布、進(jìn)行第一聲道聲速的計(jì)算，從而校正旋渦流、橫向流及不對(duì)稱流；在被測(cè)的液體密度和粘度發(fā)生變化的時(shí)候，能通過(guò)聲速的測(cè)量來(lái)反推油品密度和粘度，從而利用超聲波流量計(jì)替替代密度計(jì)，解決處理混油段技術(shù)。

3.2標(biāo)準(zhǔn)體積管實(shí)流標(biāo)定超聲波流量技術(shù)雙向標(biāo)準(zhǔn)體積管屬于標(biāo)準(zhǔn)容積式的機(jī)械設(shè)備類型，在U型的標(biāo)準(zhǔn)管段的進(jìn)口和出口裝著檢測(cè)開(kāi)關(guān)兩（或四）個(gè)，排液球或活塞一個(gè)。觸動(dòng)首個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)，排液球進(jìn)到標(biāo)準(zhǔn)段；排液球觸動(dòng)第二個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)，則離開(kāi)了標(biāo)準(zhǔn)段。超聲波流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量的原理說(shuō)明，其脈沖與真實(shí)的流速（或流量）會(huì)有固定的延時(shí)。然而管道中流體的擾動(dòng)很復(fù)雜，會(huì)包括多次擾動(dòng)的渦流及非軸向的速度成分。超聲波流量計(jì)沿一或多個(gè)采樣的聲道，通過(guò)發(fā)射器與接收器的正反向的時(shí)差，可以檢測(cè)、推導(dǎo)、計(jì)算出流體的流速。

4結(jié)語(yǔ)

超聲波流量計(jì)范文第2篇

關(guān)鍵詞：液體超聲波流量計(jì)；標(biāo)定方法；貿(mào)易交接；中海油的應(yīng)用

中圖分類號(hào)：

TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16723198（2013）21019102

1概述

近年來(lái)，隨著液體超聲波流量計(jì)計(jì)量與測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，使得液體超聲波流量計(jì)在流量計(jì)量與測(cè)量的領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，并且在很多應(yīng)用工況中，逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)，成為貿(mào)易交接和過(guò)程測(cè)量的新寵。美國(guó)Emerson公司的Daniel產(chǎn)品，德國(guó)Krohne，法國(guó)Faure Herman，美國(guó)Cameron等公司生產(chǎn)的多聲道管段式液體超聲波流量計(jì)已在國(guó)內(nèi)外的成品油和原油的交接計(jì)量站中有多次成功的應(yīng)用，例如，在中海油的渤中LVDA27-2作業(yè)區(qū)，中海油伊拉克米桑油田區(qū)塊外輸計(jì)量，中海油-新田石油合作平臺(tái)LF7-2的外輸計(jì)量撬中均已成功投用。從技術(shù)的角度出發(fā)，由于多聲道管道式液體超聲波流量計(jì)在大口徑管道，大流量計(jì)計(jì)量中有著突出的優(yōu)勢(shì)，無(wú)附加壓力損失，無(wú)可移動(dòng)部件的構(gòu)造及完善的自診斷功能，便利的在線維護(hù)性的優(yōu)勢(shì)都超過(guò)了傳統(tǒng)的容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)，并有著較其他液體流量計(jì)更寬的量程比，所以逐步成為應(yīng)用于液體烴貿(mào)易交接的計(jì)量?jī)x表。

2液體超聲波流量計(jì)工作原理及檢定難點(diǎn)

液體超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理是根據(jù)時(shí)差法，即當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)帶上流體的信息，即使往返的聲波信號(hào)的傳播時(shí)間產(chǎn)生微小的變化，時(shí)間的變化正比于流速。多聲道液體超聲波流量計(jì)是通過(guò)測(cè)量不同聲道上的傳播時(shí)間差來(lái)時(shí)間測(cè)量與計(jì)算的。

根據(jù)API 5.8章節(jié)中可知，超聲波流量計(jì)不同于傳統(tǒng)的容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)，其是靠電子芯片間接測(cè)量而對(duì)外發(fā)出計(jì)算脈沖的，此即為人工“制造”出與流量相關(guān)的脈沖（頻率），由于流量脈沖和串行信號(hào)是通過(guò)計(jì)算獲得，因此輸出信號(hào)會(huì)落后于流體的特性，而且經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的處理，脈沖信號(hào)很可能落后于串行數(shù)據(jù)的信號(hào)。

超聲波流量計(jì)在其內(nèi)部幾條聲道上進(jìn)行高頻率的時(shí)間差測(cè)量，由于流體流動(dòng)存在的不穩(wěn)定性，任何微小的流量擾動(dòng)和脈動(dòng)都會(huì)被流量計(jì)所檢測(cè)到，從而導(dǎo)致流量計(jì)產(chǎn)生不均勻的脈沖輸出（如圖1），而這些信息是其他傳統(tǒng)的機(jī)械性流量計(jì)而反應(yīng)不出來(lái)的。

而活塞式體積管由于最大尺寸的容積仍遠(yuǎn)小于API的容積推薦值，另外還有活塞式體積管在運(yùn)行過(guò)程中的發(fā)射和回收可以引起流量的明顯擾動(dòng)，因此活塞式體積管不能直接用于標(biāo)定液體超聲波流量計(jì)。

綜上所述，由于超聲波流量計(jì)本身的原理及特點(diǎn)存在不均勻的脈沖輸出，所以導(dǎo)致標(biāo)定的體積管容積值巨大，大型的體積管在制造，使用，運(yùn)輸安裝方面存在很多不便之處，尤其是海洋石油受平臺(tái)及油輪上空間及重量的局限性，都嚴(yán)重制約著超聲波流量計(jì)在中海油的發(fā)展及應(yīng)用。

3液體超聲波流量計(jì)的檢定

由上所述，根據(jù)API標(biāo)準(zhǔn)可用球形體積管根據(jù)規(guī)范推薦的容積來(lái)選擇直接標(biāo)定液體超聲波流量計(jì)。但是由于海上條件的限制，不是每個(gè)項(xiàng)目及應(yīng)用都有足夠的空間來(lái)滿足球形體積管，所以要在中海油的業(yè)務(wù)中尋求更新和發(fā)展，必須要有辦法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

目前國(guó)際上的應(yīng)用證明等精度傳遞理論即“活塞式體積管+標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)法”可以解決超聲波流量計(jì)需要體積管容積大的問(wèn)題，標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)考慮到量程范圍，推薦用渦輪流量計(jì)。

在流量計(jì)量領(lǐng)域中有等精度傳遞理論，及流量量值傳遞時(shí)只需要滿足計(jì)量學(xué)相關(guān)性基本原則，流量計(jì)在使用時(shí)和檢定時(shí)流量點(diǎn)相同，介質(zhì)相同和使用介質(zhì)的物理特性相同，流量計(jì)檢定和使用時(shí)幾何特性相同，流量計(jì)在檢定和使用過(guò)程中的操作過(guò)程相同，那么流量基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的流量單位制將會(huì)等同精度傳遞給工作流量計(jì)。

“小容積體積管+標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)法”的檢定方法為：

（1）先利用活塞體積管檢定作為中間傳遞的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)，在規(guī)定的流量點(diǎn)下，逐點(diǎn)進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量（測(cè)量次數(shù)不少于5次），再進(jìn)行溫度，壓力修正后，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)表在每個(gè)檢定點(diǎn)下的平均儀表系數(shù)和對(duì)應(yīng)的重復(fù)性。標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)檢定得到的重復(fù)性已優(yōu)于0.02%為宜。

（2）在相同的檢定流量計(jì)和檢定條件下，在規(guī)定的時(shí)間段和規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)表脈沖數(shù)（通常大于10000個(gè)）內(nèi)同時(shí)記錄標(biāo)準(zhǔn)表流量計(jì)和超聲波流量計(jì)的脈沖數(shù)以及當(dāng)時(shí)各處的溫度，壓力數(shù)據(jù)，此時(shí)體積管停止運(yùn)行。

（3）通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)表的脈沖數(shù)及儀表系數(shù)及當(dāng)時(shí)的溫度，壓力，計(jì)算出流過(guò)標(biāo)準(zhǔn)表的流體體積。

（4）通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)表的流體體積及超聲波流量計(jì)處的溫度，壓力可以得出超聲波流量計(jì)在每一個(gè)檢定點(diǎn)下的平均儀表系數(shù)和對(duì)應(yīng)的重復(fù)性。

目前“小容積體積管+標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)法”是液體超聲波流量計(jì)的主要檢定方法，國(guó)外主要的技術(shù)機(jī)構(gòu)都采用本方法，并且主流的流量計(jì)算機(jī)，例如S600+，OMNI等都在控制程序中都支持該檢定方法。

小容積體積管+標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的檢定方法符合JJG1030-2007超聲波流量計(jì)檢定規(guī)程中關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)在線檢定的技術(shù)要求，可以對(duì)使用中的超聲波流量計(jì)的進(jìn)行檢定和檢驗(yàn)。

4液體超聲波流量計(jì)在中海油貿(mào)易交接的應(yīng)用

中海石油旅大32-2/27-2油田項(xiàng)目中第一次應(yīng)用液體超聲波流量計(jì)作為貿(mào)易交接的應(yīng)用。該油田在其旅大32-2PSP平臺(tái)上配備了兩套美國(guó)艾默生公司Daniel液體超聲波流量計(jì)，采用一臺(tái)18in活塞式體積管（容積值約120L）及一臺(tái)渦輪流量計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)表。應(yīng)用本文提出的方法進(jìn)行標(biāo)定后得到新的流量計(jì)系數(shù)。外輸作業(yè)結(jié)束后，通過(guò)對(duì)比流量計(jì)及油罐的數(shù)據(jù)得到較好的一致性，兩者之間偏差小于0.02%。目前該項(xiàng)目已經(jīng)投用兩年多，得到客戶的肯定和好評(píng)。

隨后中海油伊拉克項(xiàng)目采用了三套DN150的液體超聲波流量計(jì)，同樣配用18in活塞式體積管及一臺(tái)渦輪流量計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)表，目前已經(jīng)為中海油與伊拉克油田方提供貿(mào)易計(jì)量的服務(wù)。

此外，液體超聲波流量計(jì)+球形體積管方式應(yīng)用于中海石油-新田石油合作平臺(tái)LF7-2原油的外輸計(jì)量中。

對(duì)于中海油近五年來(lái)首個(gè)FPSO，恩平油田群24-2船，已經(jīng)確認(rèn)為液體超聲波流量計(jì)（三用一備DN250）+球形體積管（30寸雙相球形體積管）的外輸計(jì)量方案。2014年將投產(chǎn)使用。

5結(jié)論

作為貿(mào)易計(jì)量?jī)x表，準(zhǔn)確性，重復(fù)性是流量計(jì)的重要參數(shù)指標(biāo)，為了保證液體超聲波流量計(jì)的這些指標(biāo)，就應(yīng)該遵守計(jì)量法規(guī)的可行的在線檢定技術(shù)和方法。貿(mào)易計(jì)量?jī)x表的標(biāo)定是流量量值傳遞及溯源連中最重要的環(huán)節(jié)，國(guó)家計(jì)量檢定方法對(duì)流量計(jì)的發(fā)展及應(yīng)用有著重大的意義和推進(jìn)作用。超聲波流量計(jì)計(jì)量液態(tài)烴發(fā)展較晚，相對(duì)其他傳統(tǒng)的流量計(jì)而言，國(guó)際上相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也較少。美國(guó)石油協(xié)會(huì)API于2002年10月制定的采用時(shí)差法超聲波流量計(jì)測(cè)量液態(tài)烴的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)草案，2005年1月轉(zhuǎn)為正式標(biāo)準(zhǔn)API MPMS 5.8：2005《用時(shí)差法超聲波流量計(jì)計(jì)量液態(tài)烴》.我國(guó)沒(méi)有液體超聲波流量計(jì)計(jì)量液態(tài)烴的專項(xiàng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，僅在2007年了用于檢定超聲波流量計(jì)的檢定規(guī)程《JJG1030-2007超聲波流量計(jì)的檢定規(guī)程》，該規(guī)程是一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)，尤側(cè)重于氣體超聲波流量計(jì)的檢定，對(duì)計(jì)量液體超聲波流量計(jì)的標(biāo)定的特殊性沒(méi)有涉及。

隨著技術(shù)的更新發(fā)展和計(jì)量規(guī)范的完善，管段式液體超聲波流量計(jì)將會(huì)在中海油的測(cè)量和計(jì)量中扮演著更重要的角色。其量程比及壓損的優(yōu)勢(shì)，完善的電子診斷功能及低成本的維護(hù)，將為中海油低碳綠色業(yè)務(wù)的拓展提供更大的支持。

超聲波流量計(jì)范文第3篇

關(guān)鍵詞：超聲波流量計(jì)；特點(diǎn)；安裝；故障

引言

超聲波流量計(jì)是一種可以利用非接觸的方法來(lái)測(cè)量流體流量的儀表。它既可以測(cè)量其他儀表不能檢測(cè)的非導(dǎo)電介質(zhì)、放射性、易爆和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的流量，也可以用于不易觀察和直接接觸的介質(zhì)流量的測(cè)量。它的測(cè)量準(zhǔn)確度較高，可以不受被測(cè)介質(zhì)的各種參數(shù)的干擾，尤其可以解決測(cè)量大管徑的液體流量問(wèn)題。因此超聲波流量計(jì)被廣泛應(yīng)用于環(huán)保、油田、水務(wù)公司、冶金、發(fā)電等行業(yè)，而熟悉和掌握超聲波流量計(jì)的安裝及常見(jiàn)故障問(wèn)題處理是解決流量測(cè)量準(zhǔn)確這一問(wèn)題的關(guān)鍵所在。

1 超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理

超聲波流量計(jì)是通過(guò)測(cè)量流體流動(dòng)對(duì)超聲波產(chǎn)生的信號(hào)影響來(lái)對(duì)流體流量進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量原理是利用“時(shí)差法”來(lái)測(cè)量的。

而時(shí)差法的測(cè)量原理為：一個(gè)超聲波探頭發(fā)射聲波信號(hào)穿過(guò)流體介質(zhì)、管壁到另一側(cè)的管壁后，被管壁的另一忍酵方郵盞叫藕牛與此同時(shí)，第二個(gè)探頭也發(fā)射聲波信號(hào)被前一個(gè)探頭接收到，由于受到流體介質(zhì)間流速的影響，兩者之間存在一定的時(shí)間差Δt，根據(jù)公式推算出時(shí)間差Δt和流速V之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系V=（C2/2L）×Δt，進(jìn)而可以得到相關(guān)的管道內(nèi)的流量值Q。

2 超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)

2.1 使用面廣

在發(fā)電廠中，用便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)量水輪機(jī)進(jìn)水量、汽輪機(jī)循環(huán)水量等大管徑流量。超聲波流量計(jì)也可用于氣體流量測(cè)量。管徑的適用范圍從2cm到5m，從幾米寬的明渠、暗渠到河流都可適用。多普勒法超聲波流量計(jì)可測(cè)量雙相介質(zhì)的流量，故可用于下水道及排污水等臟污流的測(cè)量。

2.2 價(jià)格適中

因各類超聲波流量計(jì)均可管外安裝、非接觸測(cè)流，流量?jī)x表成本基本上與被測(cè)管道口徑大小無(wú)關(guān)。從而比起其他類型的流量計(jì)，超聲波流量計(jì)隨著口徑增大造價(jià)大幅度減少，所以，口徑越大，優(yōu)點(diǎn)越顯著。另外一般流量計(jì)隨著測(cè)量管徑的增大會(huì)帶來(lái)制造和運(yùn)輸上的困難，從而抬高成本和造價(jià)，而超聲波流量計(jì)在成本和造價(jià)方面均可避免。

2.3 維修和安裝方便

安裝時(shí)不需要閥門(mén)，法蘭、旁通管路等，無(wú)論是安裝還是維修，都不需要切斷流體，不會(huì)影響管道內(nèi)流體的正常流通。因此，維修和安裝方便。

2.4 解決測(cè)量各種介質(zhì)流量的難題

超聲波流量測(cè)量的準(zhǔn)確度幾乎不受被測(cè)流體溫度、密度、壓力和粘度等參數(shù)的影響。由于超聲波流量計(jì)是非接觸式流量?jī)x表，所以，除了用于測(cè)量水、石油等一般介質(zhì)外，還能對(duì)非導(dǎo)電介質(zhì)、放射性、易爆和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)進(jìn)行流量測(cè)量。

3 超聲波流量計(jì)探頭的分類及主要安裝方法

3.1 超聲波流量計(jì)探頭的種類

常用的超聲波流量計(jì)探頭按安裝方式有如下三種：

（1）管段式探頭，安裝時(shí)需要切開(kāi)選定的直管段，采用法蘭連接。產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)生產(chǎn)廠家標(biāo)定，好處是探頭可以在使用企業(yè)不用停產(chǎn)的情況下進(jìn)行維修，其特點(diǎn)是測(cè)量的準(zhǔn)確度高。（2）插入式探頭，安裝時(shí)需用鉆孔工具在使用企業(yè)不停產(chǎn)狀態(tài)下將探頭插入管線中。特點(diǎn)是能在水中帶氣體或水管內(nèi)壁結(jié)垢情況下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確可靠的測(cè)量。（3）外夾式探頭，安裝時(shí)需將管外壁的預(yù)安裝位置用打磨工具打磨光滑后用耦合劑將探頭貼于管外壁再用專用夾緊裝置固定。此類方法能方便地在管壁外進(jìn)行水流量測(cè)量，也適合便攜式流量計(jì)。不好的地方是易造成耦合劑的處理不當(dāng)引起信號(hào)接收狀態(tài)異常而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.2 超聲波流量計(jì)探頭的安裝方法

超聲波流量計(jì)傳感器的安裝方法直接關(guān)系到水流量測(cè)量的運(yùn)行可靠性、可信度和準(zhǔn)確性。

超聲波流量計(jì)探頭的安裝位置一般選擇兩個(gè)探頭管軸在與管軸水平面成45度夾角處或管道的管軸水平方向上。

超聲波流量計(jì)探頭的安裝方法有Z、V、N、W方法。其中N、W方法適用于管徑為50mm以下的管道，因性價(jià)比和使用難度原因而被很少用到。常用方法主要有兩種：（1）“Z”方法安裝，“Z”方法安裝一般適用于水介質(zhì)較差不潔凈、輸水管道管徑較大、管道內(nèi)壁有水垢或使用“V”方法安裝信號(hào)失真較嚴(yán)重的情況。一般“Z”方法安裝的可測(cè)管徑范圍通常在100mm～600mm，300mm以上管徑的管道選用“Z”方法安裝較適合。安裝探頭時(shí)須注意管道軸線與上下游兩探頭在同一平面內(nèi)，且上游探頭在高位，下游探頭在低位。（2）“V”方法安裝，“V”方法安裝是標(biāo)準(zhǔn)的安裝方法，可測(cè)量外管徑范圍為25mm～400mm。安裝探頭時(shí)須注意上下游兩探頭水平方向?qū)R，使其管道軸線與中心連線水平一致。

3.3 超聲波流量計(jì)探頭安裝的后續(xù)檢查

（1）通過(guò)流量計(jì)表頭核查上下游端探頭的信號(hào)質(zhì)量和信號(hào)強(qiáng)度是否滿足要求，判斷探頭能否接收到流量計(jì)表頭工作所需的超聲波信號(hào)。（2）主要檢查安裝位置與探頭需要的間距是否合適。（3）與管道外壁結(jié)合面的接觸是否光滑，結(jié)合是否緊密。

4 超聲波流量計(jì)使用中的常見(jiàn)故障與處理方法

4.1 故障表現(xiàn)：外夾式超聲波流量計(jì)探頭的信號(hào)過(guò)低

（1）故障分析：輸水的管道結(jié)垢較厚、管道外徑過(guò)大超過(guò)允許范圍、管道中介質(zhì)不滿管或探頭選用的安裝方法不合適。（2）處理方法：管道結(jié)垢較厚可選用插入式的探頭安裝，對(duì)于外管徑過(guò)大和管道中介質(zhì)不滿管可以重新選擇探頭的安裝方法。

4.2 故障表現(xiàn)：流量計(jì)儀表在安裝現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)磁場(chǎng)干擾下無(wú)法正常使用

（1）故障分析：有可能是探頭周圍有強(qiáng)磁場(chǎng)干擾、有大功率變頻器、接地線的安裝不合適或流量計(jì)的供電電源波動(dòng)較大。（2）處理方法：將流量?jī)x表安裝在遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)和大功率變頻器的場(chǎng)地，將流量計(jì)表頭正確方法接地，給流量計(jì)換裝穩(wěn)定的電源供電。

4.3 故障表現(xiàn)：流量計(jì)的瞬時(shí)流量數(shù)據(jù)波動(dòng)較大

（1）故障分析：可能由于探頭的安裝位置和管道內(nèi)氣體的影響使信號(hào)強(qiáng)度波動(dòng)較大，從而使流量數(shù)據(jù)波動(dòng)較大。（2）處理方法：首先重新調(diào)整探頭的角度和位置，使管道軸線與上下游兩探頭在同一平面內(nèi)，其次保證探頭的安裝間距準(zhǔn)確無(wú)誤。如管道內(nèi)有氣體影響管道內(nèi)本身流體波動(dòng)大，也可以重新選擇探頭的安裝位置，但是要確保探頭安裝前10D后5D的安裝要求。

4.4 故障表現(xiàn)：插入式探頭在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)主機(jī)信號(hào)降低現(xiàn)象

（1）故障分析：可能管道內(nèi)或者探頭表面產(chǎn)生水垢、探頭安裝位置改變或者發(fā)生偏移、探頭長(zhǎng)時(shí)間日曬導(dǎo)致信號(hào)衰減。（2）處理方法：重新安裝和調(diào)整流量計(jì)探頭的位置，清潔探頭和管壁上的水垢，若探頭信號(hào)已經(jīng)衰減可重新更換新的探頭。

4.5 故障表現(xiàn)：流量計(jì)在開(kāi)機(jī)的情況下無(wú)法顯示數(shù)據(jù)

（1）故障分析：流量計(jì)表頭的保險(xiǎn)絲已經(jīng)燒斷或者使用方提供的電源與流量?jī)x表所需要的額定值不符。（2）處理方法：在儀表上檢查保險(xiǎn)絲是否已經(jīng)燒斷，并檢查使用方提供的電源參數(shù)是否與流量?jī)x表所規(guī)定的額定值相符合。

4.6 故障表現(xiàn)：流量?jī)x表開(kāi)機(jī)后只有背光顯示卻無(wú)任何數(shù)據(jù)顯示

（1）故障分析：此類情況一般為流量?jī)x表本身的內(nèi)部程序芯片異常所致。（2）處理方法：聯(lián)系流量計(jì)生產(chǎn)廠家現(xiàn)場(chǎng)檢查故障并處理，如無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)修理則需寄回廠家檢查并維修。

參考文獻(xiàn)

超聲波流量計(jì)范文第4篇

[關(guān)鍵詞]測(cè)量；超聲波流量計(jì)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TH814 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）06-0016-01

1 引言

近些年隨著數(shù)字技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)不同原理、不同構(gòu)造，可以應(yīng)用于不同工業(yè)生產(chǎn)的超聲波流量計(jì)已經(jīng)出現(xiàn)，這些超聲波流量計(jì)具有安裝簡(jiǎn)便、運(yùn)行過(guò)程比較穩(wěn)定，在工業(yè)生產(chǎn)中常用超聲波流量計(jì)測(cè)量流量。

2 超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理及特點(diǎn)

超聲波流量計(jì)是一種非接觸式的測(cè)量?jī)x表，適用于測(cè)量不容易接觸的流體和大管徑的流量。超聲波流量計(jì)是由電子線路、超聲波換能器、流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成。超聲波換能器是將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測(cè)的流體中，接收器所接到的超聲波信號(hào)，通過(guò)電子線路進(jìn)行放大，將轉(zhuǎn)換的表示流量的電信號(hào)，提供給流量顯示和累積儀表進(jìn)行顯示和計(jì)算，通過(guò)上述原理來(lái)實(shí)現(xiàn)流量的測(cè)量。

超聲波流量計(jì)的測(cè)量方法有多普勒效應(yīng)法、傳播速度差法、波束偏移法等。多普勒效應(yīng)法的測(cè)量原理是運(yùn)用聲波中的多普勒效應(yīng)，來(lái)測(cè)量得到逆流和順流的頻率差而得出的流體的流速，最終得出流量。傳播速度差法的測(cè)量原理是測(cè)量超聲波脈沖的逆流和順流的速度差而得出的流體的流速，最終得出流量。波束偏移法的測(cè)量原理是通過(guò)運(yùn)用超聲波波束垂直于流體流動(dòng)的方向進(jìn)行入射時(shí)，因?yàn)榱黧w的流動(dòng)導(dǎo)致超聲波波束發(fā)生偏移的情況，從而通過(guò)偏移量的大小來(lái)計(jì)算被測(cè)流體的流速。

超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：

（1）需要測(cè)量的液體只要能夠傳播聲波，就可以在管道外面對(duì)其測(cè)量，這種測(cè)量方法不用對(duì)管道進(jìn)行改動(dòng)、可以不用直接接觸被測(cè)流體、沒(méi)有壓力損失、不受流體磨損和腐蝕的影響。

（2）能夠直接測(cè)出被測(cè)流體的累積流量以及瞬時(shí)流量。

（3）構(gòu)造簡(jiǎn)單，安裝、維護(hù)比較方便。

（4）可測(cè)范圍廣，可以測(cè)量同一臺(tái)儀表的不同口徑的管道流量，靈敏度高，能夠測(cè)量流速的微小改變。

（5）不僅能夠測(cè)量流量以及流速，還可以對(duì)流體的其他參數(shù)如濃度、成分等進(jìn)行測(cè)量。

3 超聲波流量計(jì)的安裝維護(hù)及應(yīng)用

由于超聲波流量計(jì)安裝簡(jiǎn)便、可測(cè)范圍廣、在使用中比較穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用可以延伸到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、水電、水利等部門(mén)，可以較準(zhǔn)確的測(cè)量流量，應(yīng)用范圍廣。

2.1 超聲波流量計(jì)的分類

（1）多普勒式超聲波流量計(jì)

多普勒式超聲波流量計(jì)適用于測(cè)量能夠反射超聲波信號(hào)的氣泡或者顆粒的流體，一般可測(cè)量未處理過(guò)的污水、工廠的排放液等。超聲波流量計(jì)對(duì)于被測(cè)介質(zhì)一般要求雜質(zhì)含量相對(duì)穩(wěn)定的，才可以測(cè)量。而且不同廠家的儀表性能對(duì)于被測(cè)介質(zhì)的要求也是不同的。

（2）時(shí)差法超聲波流量計(jì)

時(shí)差法超聲波流量計(jì)是目前應(yīng)用最為廣泛的超聲波流量計(jì)，它一般被用來(lái)測(cè)量比較干凈的液體流量，常用在工業(yè)用水和自來(lái)水廠。

（3）管道式超聲波流量計(jì)

管道式超聲波流量計(jì)它的測(cè)量精度是最高的，而且不受管道襯里和材質(zhì)的限制，一般適用在對(duì)于流量測(cè)量精度要求很高的場(chǎng)合。管道式超聲波流量計(jì)的缺點(diǎn)是在安裝過(guò)程中，一定要切斷管道，而且當(dāng)管徑增大時(shí)，其成本也在增加。一般情況下，都采用中小口徑的管道式超聲波流量計(jì)，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

2.2 超聲波流量計(jì)的安裝

超聲波流量計(jì)的正確安裝與合理選型均關(guān)系到超聲波流量計(jì)能否正常測(cè)量流量。超聲波流量計(jì)的換能器位置一般選擇在遠(yuǎn)離管道閥門(mén)、彎頭的位置，可以選擇在垂直管段或者水平管段。在超聲波流量計(jì)的換能器安裝時(shí)，盡可能地避免電焊機(jī)、變頻調(diào)速器等可能污染電源的場(chǎng)合。超聲波流量計(jì)與上、下游直管段的距離十分關(guān)鍵，一般選擇上游直管段為10D（D表示管道直徑），下游直管段為 5D。

超聲波流量計(jì)的換能器的安裝方式有一定的要求，如多普勒效應(yīng)超聲波流量計(jì)一般采用對(duì)貼式的安裝方式，其最合適的位置不能選在管道的上、下游位置，可選擇在管道的水平位置。不同的安裝方式，超聲波流量計(jì)的換能器的信號(hào)強(qiáng)度是不同的，其測(cè)量的穩(wěn)定性也是不一樣的。

2.3 超聲波流量計(jì)的維護(hù)

超聲波流量計(jì)的維護(hù)工作相比于其他類型的流量計(jì)，維護(hù)的工作量要少一些，一般超聲波流量計(jì)的維護(hù)主要是定期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的巡檢，查看超聲波流量計(jì)的換能器是否有松動(dòng)，與管道之間是否是粘合的良好。對(duì)于管道式的超聲波流量計(jì)，一般要查看管道與超聲波流量計(jì)之間的法蘭有沒(méi)有連接好，在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的腐蝕性氣體、溫度等對(duì)電子元件的影響。對(duì)于插入式的超聲波流量計(jì)，要注意定期清潔探頭上所沉積的水垢、雜質(zhì)等，而且還要檢查在密封口處有沒(méi)有泄漏的現(xiàn)象。對(duì)于外貼式的超聲波流量計(jì)，要查看換能器是否松動(dòng)，鋼帶連接有沒(méi)有緊固，以及與管道之間的粘合劑是否是良好的。

4 結(jié)語(yǔ)

采用超聲波流量計(jì)測(cè)量流量，具有實(shí)時(shí)性好、測(cè)量的精確度高等特點(diǎn)。隨著超聲波流量計(jì)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的流量的測(cè)量提供了很大的方便，超聲波流量計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)和計(jì)量方面都發(fā)揮著重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]方衛(wèi)東.儀表安裝與維修[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

超聲波流量計(jì)范文第5篇

關(guān)鍵詞： 流體力學(xué)； 整流； 立柱型； 喇叭口； 長(zhǎng)徑比

中圖分類號(hào)： TN02?34； TH702 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2016）23?0124?05

Design of ultrasonic heat meter based on water flow characteristic improvement

LI Shiguang， JIA Junzheng， GAO Zhengzhong， TAN Chong， LI Kaixuan

（Shandong University of Science and Technology， Qingdao 266590， China）

Abstract： Since the water flow distribution in base table is a key problem to affect on the flow measurement accuracy， the hydromechanics knowledge combined with the numerical simulation analysis is adopted to design an ultrasonic heat meter based on the water flow characteristic improvement. By analyzing the internal flow field of the DN25?type base table， a cone rectifier is installed on the center line of the water inlet and the reflection unit of smooth pillar type is adopted to facilitate the shunting and avoid the jet flow production. A ″flared″ diversion kerb configuration is added to the front end of the measuring channel and the length?diameter ratio is increased to benefit to the entire flow improvement and improve the total fluxion development. The deviation curve graphs before and after optimizing are compared by the simulation of Matlab software. The results prove that the stability and precision of the designed heat meter are improved， and the meter meets the expected requirements and has a broad market prospect.

Keywords： hydromechanics； rectification； pillar type； flared type； length?diameter ratio

0 引 言

我國(guó)北方采暖地區(qū)70%以上的民用建筑采用集中供熱方式采暖[1]，供熱計(jì)量改革后采用“分戶供暖，分戶計(jì)量”的采暖計(jì)費(fèi)制度代替過(guò)去按平方面積收費(fèi)不合理的制度。用于測(cè)量、計(jì)算和顯示熱交換系統(tǒng)所釋放或吸收熱量值儀表的熱量表，根據(jù)流量傳感器的測(cè)量原理分為機(jī)械式、超聲波式和電磁式。其中，超聲波熱量表由于對(duì)熱介質(zhì)要求較低、穩(wěn)定性好和精度高等特點(diǎn)，在分戶供暖計(jì)量的熱量表市場(chǎng)中越來(lái)越受歡迎。

目前超聲波熱量表發(fā)展快，應(yīng)用廣泛，它可應(yīng)用于含鐵銹等雜質(zhì)的熱交換系統(tǒng)中，符合供暖行業(yè)的現(xiàn)狀。通過(guò)數(shù)值模擬分析基表內(nèi)水流特性，對(duì)基表進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到高精度、低功耗的超聲波熱量表。

1 超聲波熱量表的工作原理

1.1 熱量表的熱量計(jì)量數(shù)學(xué)模型

超聲波熱量表是在超聲波流量計(jì)的基礎(chǔ)上，在供、回水管道端口處加上溫度傳感器測(cè)量溫度，通過(guò)測(cè)出管道內(nèi)流體的流量和進(jìn)、出水的溫差計(jì)算出用戶使用的熱量。其中流量測(cè)量部分利用一對(duì)配對(duì)的超聲波換能器相互交替（或同時(shí)）收發(fā)超聲波信號(hào)，通過(guò)德國(guó)ACAM公司的計(jì)時(shí)芯片TDC?GP22測(cè)量出超聲波信號(hào)在流體中順?biāo)骱湍嫠鞯膫鞑r(shí)間差來(lái)測(cè)量管道中的流體流速，流體流量間接通過(guò)流速計(jì)算得出。流體經(jīng)過(guò)熱交換系統(tǒng)時(shí)根據(jù)時(shí)差法測(cè)量的流體流量、管道的進(jìn)出水溫度和流體經(jīng)過(guò)的時(shí)間，通過(guò)MSP430 MCU的計(jì)算就得到供用戶實(shí)際使用的熱量[2]。

目前，國(guó)內(nèi)熱量表普遍采用熱焓值法，熱焓值的計(jì)算公式[3]為：

2 水流特性的分析

實(shí)際流體都是有粘性的，故又稱為粘性流體。流體流經(jīng)管道內(nèi)壁面時(shí)，緊貼管道內(nèi)壁面的流體質(zhì)點(diǎn)將粘附在壁面上，它們相對(duì)壁面的速度為零。粘附在管道壁面上的流體質(zhì)點(diǎn)受靜止壁面的影響，在管道壁面和流體的主流之間則有一個(gè)由零過(guò)渡到主流速度[v]的流速變化區(qū)域。對(duì)于流速不均勻的粘性流體，在流動(dòng)的垂直方向上出現(xiàn)速度梯度[6]。

因此，粘性流體在不同流速下存在不同狀態(tài)，通常把雷諾數(shù)Re作為判別層流和湍流的準(zhǔn)則，而且實(shí)際工程上一般取臨界雷諾數(shù)Re=2 000。如圖2所示，當(dāng)Re≤2 000時(shí)，流動(dòng)為層流，分布為旋轉(zhuǎn)拋物面；當(dāng)Re>2 000時(shí)，流動(dòng)是湍流，分布為對(duì)數(shù)分布。

2.1 基表內(nèi)流場(chǎng)的流動(dòng)特性

利用RNGk?s模型通過(guò)FLUENT軟件對(duì)戶用超聲波熱量表DN25型基表進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算可知，流體流經(jīng)基表的流動(dòng)分為三個(gè)不同的階段[7]。

第一階段：流入流體繞流前端的反射裝置后形成兩條射流夾死區(qū)，并且在其背后形成流動(dòng)的一段“靜水區(qū)”。進(jìn)水端口的入口形態(tài)影響兩條射流的強(qiáng)度和方向以及靜水區(qū)的面積大小和穩(wěn)定性。

第二階段：兩條射流匯合在管道前端時(shí)，流體中間比四周流速快，通過(guò)在管道內(nèi)不斷地交換能量后，速度逐漸發(fā)展均勻平穩(wěn)。湍流程度和長(zhǎng)徑比影響著速度發(fā)展均勻的快慢。

第三階段：流體在管道內(nèi)流動(dòng)發(fā)展后，流經(jīng)后端的反射裝置形成兩條射流從管道流出。其受出水口結(jié)構(gòu)的影響。

文獻(xiàn)[8]研究了管道過(guò)渡區(qū)的水流特性，分析了U型反射方式流量計(jì)過(guò)渡曲面?線平均速度關(guān)系的正確性，熱量表的修正系數(shù)[k]有了理論依據(jù)。文獻(xiàn)[9]通過(guò)LES數(shù)值模擬計(jì)算，對(duì)超聲波熱量表DN25型基表的反射柱大小、流體過(guò)流面積和反射路程等方面進(jìn)行了研究，數(shù)值分析后得出了優(yōu)化現(xiàn)有基表的方案。文獻(xiàn)[10]研究了在湍流繼續(xù)發(fā)展下，根據(jù)射線追蹤算法將聲波信號(hào)速度和流體橫截面平均速度的不穩(wěn)定性應(yīng)用到分析算法中，同時(shí)研究了影響管道橫截面平均溫度和速度的因素。文獻(xiàn)[11]研究了帶控制片方柱在高雷諾數(shù)下非定常態(tài)的繞流問(wèn)題，加裝整流片抑制或形成的渦會(huì)影響柱體側(cè)面的分離，使方柱阻力系數(shù)減小。

目前，對(duì)超聲波熱量表的研究與設(shè)計(jì)主要集中在基表結(jié)構(gòu)，還有在定常狀態(tài)下的水流特性的研究，很多重要因素影響著熱量表測(cè)量的精度[12]，比如基表內(nèi)的水流特性。根據(jù)影響因素對(duì)基表進(jìn)行改進(jìn)，才能更好地提高測(cè)量精度。

經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬分析，在低流量段適應(yīng)性最大偏差為4.8%，且整個(gè)流量范圍的適應(yīng)性還是很好的，測(cè)量誤差波動(dòng)范圍較小。實(shí)際工程中超聲波熱量表的常用流量范圍為低流量段（0.05～0.5 m3/h），此流量區(qū)間的精度是熱量表性能重要的衡量指標(biāo)。流體流速在測(cè)量管道內(nèi)的分布是影響熱量表性能好壞的關(guān)鍵因素，很有必要分析流動(dòng)發(fā)展規(guī)律。在基表前端直管段與前端閥門(mén)后中心線的速度分布如圖3所示。

a區(qū)為第一階段，前端有閥門(mén)的中心線速度略高，雷諾系數(shù)、反射片以及基表結(jié)構(gòu)影響著該處的速度分布，圓滑的反射片區(qū)域能提高對(duì)于不同入口的熱量表的適應(yīng)性。

b區(qū)為第二階段，進(jìn)入測(cè)管后流體速度迅速發(fā)展穩(wěn)定，有較好的適應(yīng)性，前端直管段與前端閥處的速度分布偏差較大，該處使熱量表性能受到的影響最大。

c區(qū)為第三階段，是出水端反射片附近的速度分布，該階段主要受第一、二階段的影響，故可忽略。

在測(cè)量管道的前端閥門(mén)以及前端直管段處，流體流動(dòng)很快發(fā)展穩(wěn)定，其速度曲線分布對(duì)稱性較好，表明基表具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。

2.2 基表的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

根據(jù)基表內(nèi)流場(chǎng)特性分析可知，反射片表面死區(qū)和測(cè)量管道內(nèi)區(qū)域是影響中心線速度分布的主要因素。其中雷諾系數(shù)、反射片和基表結(jié)構(gòu)對(duì)反射片死區(qū)情況作用最大，而雷諾系數(shù)、入口形狀和長(zhǎng)徑比影響著測(cè)量管道的速度分布。

研究基表內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)表明，進(jìn)出水端口平滑可以抑制由于尖銳端口造成管道內(nèi)流體流動(dòng)的分離而形成的兩條射流，使靜水區(qū)影響減少；反射片形狀平滑且其附近的過(guò)渡區(qū)域盡可能的圓滑，使流體流動(dòng)進(jìn)入測(cè)量管段很光滑，有很好的導(dǎo)流作用，提高流動(dòng)適應(yīng)性；在測(cè)量管道長(zhǎng)度不變的情況下盡量縮小管道直徑，即增大長(zhǎng)徑比，有利于使測(cè)量管道內(nèi)的流動(dòng)迅速穩(wěn)定發(fā)展完全；提高雷諾系數(shù)在一定范圍內(nèi)也能使流動(dòng)發(fā)展迅速穩(wěn)定。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬，查閱工程流體力學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，對(duì)基表結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了一款增加整流裝置并改善結(jié)構(gòu)的基表如圖4所示。

（1） 在進(jìn)水端口安裝一個(gè)圓錐體結(jié)構(gòu)，圓錐體的底面積正好覆蓋住反正片的背面，對(duì)不同條件的來(lái)流進(jìn)行分流，緊貼椎壁的流速為零，使椎體與管道壁面之間速度均勻流入，起到很好的整流作用。

（2） 采用立柱型的反射裝置，反射片制作工藝盡可能光滑且其背面成圓弧狀，避免棱角引起流動(dòng)分離而產(chǎn)生的射流，反射柱能對(duì)兩側(cè)匯入的流體起導(dǎo)流作用，反射裝置附近空間變大，流體流暢也可防止產(chǎn)生射流。

（3） 根據(jù)流體力學(xué)的相關(guān)知識(shí)可知圓柱繞流后的流動(dòng)會(huì)紊亂，前面反射裝置的后端增加導(dǎo)流構(gòu)型“喇叭口”，流動(dòng)發(fā)展平穩(wěn)渡過(guò)，效果很好。

（4） 減小管道直徑增大長(zhǎng)徑比，流體流動(dòng)能發(fā)展完全迅速穩(wěn)定，提高測(cè)量精度。

在其他條件一樣的情況下，用Matlab軟件做出基表優(yōu)化前后熱量表的偏差曲線，對(duì)比圖如圖5所示。

對(duì)比基表優(yōu)化前后偏差的曲線可知，優(yōu)化后的熱量表在流量所有范圍內(nèi)發(fā)展平穩(wěn)，減小了在低流量段的誤差，提高了性能，從而達(dá)到了預(yù)期的效果。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量與分析

3.1 功耗測(cè)量

本文設(shè)計(jì)的超聲波熱量表微處理器采用16位超低功耗的MSP430F4371 MCU，在其低功耗模式3（LPM3）的SFR（特殊功能寄存器）中，各模塊允許確定各自功耗控制器工作狀態(tài)的配置，模塊通過(guò)使用者的程序定義其活動(dòng)或停止。MSP430通過(guò)用戶程序定義的中斷來(lái)喚醒，接著單片機(jī)就會(huì)開(kāi)始工作進(jìn)入中斷程序。熱量表在實(shí)驗(yàn)室中溫度采集為10秒/次（溫度不會(huì)瞬變），流量采集為1秒/次（流量會(huì)瞬變），單片機(jī)的工作方式為間歇式，不工作時(shí)為睡眠狀態(tài)。利用FLUKE 15B對(duì)熱量表在不同狀態(tài)下進(jìn)行功耗測(cè)試，測(cè)量結(jié)果如表1所示。

3.2 溫度的測(cè)量

根據(jù)中華人民共和國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ 128?2007的出廠規(guī)定，隨機(jī)選取5塊DN25的熱量表，選用精密數(shù)字測(cè)溫儀SPI1602A和恒溫槽HWC?R?L進(jìn)行溫度測(cè)試。在55 ℃溫度點(diǎn)下，將溫度傳感器放入恒溫裝置HWC?R?L中進(jìn)行測(cè)量，記錄所示溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度。利用電容充放電法間接測(cè)量溫度，將標(biāo)準(zhǔn)電阻的系數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)溫度與溫度傳感器所示溫度比值）寫(xiě)入標(biāo)準(zhǔn)電阻，來(lái)校正55 ℃溫度點(diǎn)。測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖6所示。

3.3 流量的測(cè)量

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ 128?2007，溫度保持在55 ℃下，將選取的5塊DN25熱量表放在熱量表檢定裝置RJZ15?25Z上，分別對(duì)5個(gè)不同的流量點(diǎn)進(jìn)行流量測(cè)試。測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖7所示。

3.4 校正后的誤差

根據(jù)熱量表的額定流量[Qn，]測(cè)量校正后5塊DN25熱量表在檢定裝置RJZ15?25Z上5個(gè)流量點(diǎn)下各自的誤差。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

其中，誤差計(jì)算公式為：

[E=（測(cè)量值-標(biāo)準(zhǔn)值）標(biāo)準(zhǔn)值×100%]

4 結(jié) 語(yǔ)

利用流體力學(xué)的相關(guān)知識(shí)結(jié)合工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而改善基表內(nèi)的水流特性提高測(cè)量精度，本文設(shè)計(jì)了一款高精度、低功耗的超聲波熱量表。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中取得了較好的測(cè)量結(jié)果，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2級(jí)表的要求。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的測(cè)量精度和穩(wěn)定性都達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

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