超聲波流量計（jì）和dn450汙水流量計選型在不同的環境下各（gè）有優勢

摘要：通（tōng）過對超聲波流量計和dn450汙水流量計選型概論、工（gōng）作原理、分類和工作性能區別的比較，揭示了（le）中國現（xiàn）階段兩種*常用流量計的（de）特征和不同優勢。
1、超聲波流量計和dn450汙水流量計選型的概（gài）念
超聲波流量計是通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈衝)的作用以測量流量的儀表。超聲流量計和dn450汙水流量計選型一樣，因儀表流通通道（dào）未設置任何阻礙件，均屬無（wú）阻礙流量計，是適於解決流量測量困難問題的一類流量計，特別（bié）在大口徑流量測量方麵有較突出的優點，近年來它是發展迅速的一類流量計之一。
dn450汙水流量計選型是（shì）一種根據法拉*電磁感應定律來測量管內導電介質（zhì）體積流（liú）量的感應式儀表，采用單片機嵌入式技術，實現數字勵磁，同時在dn450汙水流（liú）量計選型上采用CAN現場總線。
2、超聲波流量計（jì）和dn450汙水流量計選（xuǎn）型（xíng）的工作原理
超聲波流量計（jì）由（yóu）超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積係統三（sān）部分組成。超聲波發（fā）射換能器將電能轉換為超聲波能量，並將其發（fā）射到被測流（liú）體中，接收器接收到的超聲（shēng）波信號，經電子線路放大並轉換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進行顯示和積算。這樣就實現了流量的檢測和顯示（shì）。超聲波流量計（jì）常用壓電換能器。它利用壓電材料的壓（yā）電效應，采（cǎi）用適出（chū）的發射電路把電能加到發射換能器的壓電元件上（shàng），使其產生超聲波振動。超聲（shēng）波以某一角度射入流（liú）體中（zhōng）傳播，然後由接收換能器接收（shōu），並（bìng）經（jīng）壓電元件變為（wéi）電能（néng），以便檢測（cè）。發射換能器利用壓電元（yuán）件的逆壓電效應，而接收換能（néng）器則是利用壓電效應。dn450汙（wū）水流量（liàng）計選型的工作（zuò）原理是基於法拉*電磁感應（yīng）定律。在dn450汙（wū）水流量計選型中，測量管（guǎn）內的導電介質相當於法拉*試驗中的導電金屬（shǔ）杆，上下兩端的兩個電磁線圈產生恒定磁場。當有導電介（jiè）質流（liú）過時，則（zé）會產生感應電壓。管道內部的兩個電*測量產生的感應電壓。測量管道通過不導電的內襯（chèn）（橡膠，特氟隆等）實現與流體和測量電*的電磁隔（gé）離。導電性液體在垂直（zhí）於磁場的非磁性測量管內流動，與流動方向垂直的方向（xiàng）上產生與（yǔ）流量（liàng）成比例的感應電勢，電動勢的方向按“弗來（lái）明右手規則”。
3、超聲波（bō）流量計和dn450汙水流量計選型的（de）分（fèn）類
根據檢測的方式，可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關（guān）法等不同類型的超聲波流量計（jì）。根據對信號檢測的原理，目前超聲波流量計大致可分傳播（bō）速度差（chà）法（fǎ）(包括：直接時差法、時差法、相位（wèi）差法、頻差法)波束偏移（yí）法、多普勒法、相關法、空間濾波法及噪聲（shēng）法等類型。其中以噪（zào）聲法（fǎ）原理及結構（gòu）*簡單，便於測量和攜帶，價格（gé）便（biàn）宜但準確度較低，適於在流量測量準確度要求不高的場合使用。
由於直接時差法、時差法、頻差法和相位差法的基本原理都是通（tōng）過測（cè）量超聲波脈衝順流和逆流傳報（bào）時速度之差來反（fǎn）映流體的（de）流速的，故又統稱為（wéi）傳播速度差法。其中頻差法和時差法克服（fú）了聲速隨流體溫度變化帶來的（de）誤差，準（zhǔn）確度較高（gāo），所以被廣泛采用。按照換能器的配置方法不同，傳播速度差撥又分為：Z法(透過法)、V法（fǎ）(反射法)、X法(交叉法)等。
dn450汙水（shuǐ）流量計選型（xíng）按（àn）激磁電流方式劃分，有直流激磁、交流（工頻或其他頻（pín）率）激磁、低頻矩形波（bō）激磁和雙頻矩形（xíng）波激（jī）磁；按輸出信（xìn）號連接和激磁（或（huò）電（diàn）源）連線的製式分類，有四線製和二線製；按轉換器與傳（chuán）感器組裝（zhuāng）方式分類，有分體型和一體型；按流量傳感器與管道連接方式分類，有法蘭型、夾持型（xíng）、衛生型、插入（rù）型、螺紋連接；按流量傳感器電*是否（fǒu）與被測液體接觸分類，有（yǒu）接觸型和非接觸型；按流量傳（chuán）感器結構分類，有短管型（xíng）和插入型(插入式dn450汙水流量（liàng）計選型)；按用途分類，有通用型、防爆型、衛生型、防侵水型和用（yòng）於（yú）明（míng）渠流（liú）量測（cè）量的潛水型（明渠流量計）。
4、超聲（shēng）波流量計和dn450汙（wū）水（shuǐ）流量計選型（xíng）的主要區別
4.1介質（zhì）不同
超聲波流（liú）量計的流量測量準確度幾乎（hū）不受被測流體溫度、壓力、粘度、密度等參數的影響，又可製成非接觸及便攜式測量（liàng）儀表，故可解決其（qí）它類型儀表所難（nán）以測量的強腐蝕性、非導電性、放射性及易（yì）燃易爆介質的流量測量問題（tí）。
dn450汙水流量計選型不能測量導電（diàn）率很低的液體，如石（shí）石油製品和有機溶劑等。通用型dn450汙水流量計選型由於裏襯（chèn）材料限製，不能測量溫度較高液體。dn450汙水流量計選型（xíng）是通過測量導電液體的（de）速度確定工作狀態下的體積流（liú）量。按照計量（liàng）要求，對於液態介質，應測（cè）量質量流量，測量介（jiè）質流量應涉及到流體的密度，不同流體（tǐ）介質具有不同的密度，而且隨溫度變化。如果（guǒ）dn450汙水流量計選型轉換器不考慮流體密度，僅給出常溫狀態下的體積（jī）流量是不合適的。
4.2準確度不同
超聲波流量計是通過測量流體速度來確定體積流量，對（duì）液體應該測量它的質（zhì）量流（liú）量（liàng），儀表測量質量流量是通過體積流量乘以人為（wéi）設定的（de）密度後得（dé）到的，當流（liú）體溫度變化時，流體密度是變化的，人為設定密度值，不能保證（zhèng）質量流量的準確度。隻（zhī）能在測量流體速（sù）度的同時，又測量了流體密度，才能通過運算，得到真實質量流量（liàng）值。
從超聲波流（liú）量計在國內市場使用的經驗來看，目前所存在的缺點主要是可測流（liú）體（tǐ）的溫度範圍受超聲波換能鋁（lǚ）和換能器與管道之間的耦合材（cái）料耐溫程度的限製，另外不足的是高溫下被測（cè）流體傳聲速度的原始數據不全。目前中國的超聲波（bō）流量計隻能用（yòng）於測（cè）量（liàng）200℃以下的流體（tǐ）。
超聲波流量計和dn450汙水流量計選型的（de）測量媒介不同，超（chāo）聲波是采用聲波，頻率很低，超聲波頻率（lǜ）20KHz~100KHz，雷達是采用2.4GHz級別的電磁波，超聲波的限製性（xìng）比較大，很容易受到其（qí）它鐵製物體的（de）幹擾（rǎo），另（lìng）外頻率（lǜ）低，衰減大，測量範圍（wéi）小，應用的（de）麵比較窄，常用在大口徑的水管線的流量測量和明渠（qú）類流量計測液位來換算成流量。也有用在（zài）固體料倉上的。電磁的頻率高，衰減小，如果加上導波管測量範圍可以很大（dà），用在儲罐上比較多。但是需要注意介電常數，介電常（cháng）數太小的（de）介質（zhì）沒法測或測量範圍很小。由於這種傳感器必須保（bǎo）持管道內電阻和測量電路阻抗之間（jiān）有一定比例關係，因此在製造上有一定困難（nán）。當被測（cè）介質（zhì）的電導率約為10Ω/cm時就開始產生（shēng）困難，電導率更低時就產生（shēng）原理性困難。 當電導率為10Ω/cm時（shí），就達到導電介質和電介質之間的“分界線”，熱噪聲電平隨內阻的（de）增大而顯著（zhe）增加。
高精度（dù）超聲（shēng）流（liú）量計均為多聲道或管段式，中、小口徑管段式超聲流量計通（tōng）常都做（zuò）實流標定，具有0.5％準確度。目前廣泛使（shǐ）用的國產單聲道（dào）超聲流量標稱精度為1％，但在實際應用中，由於現場管道的內徑、壁厚、 圓度都無法精確測（cè）量等諸（zhū）多因素會使測量準（zhǔn）確度超出標稱準確度許多，對供水行業（yè）的（de）計量來說，超聲波流量計的實際測量誤差能控製在3％以內就算高（gāo）準確度了。
4.3安裝、維護、檢定成（chéng）本不同
超（chāo）聲波（bō）流量計適用（yòng）於（yú）大型（xíng）圓形管道和矩形管道，且原理上不受管徑限製，其造價基本上（shàng）與管徑無關。對於大型管道不僅帶來方便（biàn），可認為在無法實（shí）現實流校驗的情況下是優先考慮的選擇方案。超聲流量計可作非接觸測量。夾裝式換能器超聲流量計（jì）可（kě）無需停流截管安裝，隻（zhī）要在既設管道外部（bù）安裝換能器即可。這是超（chāo）聲流量計在（zài）工業用流量儀表中具有（yǒu）的獨特優（yōu）點，因（yīn）此可（kě）作（zuò）移動性(即非定點固定安裝)測量，適用（yòng）於管網流（liú）動狀況評估測定超聲流量計為無流動（dòng）阻撓測量，無額外壓力損失（shī）。流量計的儀表係數是（shì）可（kě）從實際測量（liàng）管道及聲道等幾何尺寸計算求（qiú）得的，既可采用幹法標定，除帶（dài）測量管段式外一般不需作實流校驗（yàn）。超聲波流量計主要是（shì）管外安裝（zhuāng）和（hé）插（chā）入式安裝，簡單（dān）方便，可在線拆卸，維護時不需要工藝停車，不影響（xiǎng）生產，檢定費用低（dī），按**計量檢定規程每3年檢定一次。
dn450汙水（shuǐ）流量計選型（xíng）的安裝與調試比其它流量計複雜，且要求更嚴格。變送器和轉換器必須配套使用，兩者之間（jiān）不能用兩種不同型號的儀表配用。在安裝變送器時，從安裝地點的選擇到（dào）具體的安裝調試，必（bì）須嚴格按照產品說（shuō）明書要求進行。安裝地點不能有振動，不能有強（qiáng）磁場。在安裝時必須使變送器和管道有良好的接觸及（jí）良好的接地。變送器的電位與被測流體等電位（wèi）。在使用時，必須排盡測量管中存留的氣體，否則會造成較大的（de）測（cè）量（liàng）誤差。dn450汙水流量計選型需要（yào）在有電導率的液體條（tiáo）件下安裝（zhuāng），而且一（yī）般dn450汙水流量計選型的安裝必須截管安裝（zhuāng），但是dn450汙水流量計選型的特點是在符合條件的現場條件下準確度高。dn450汙水流量計選型拆卸麻煩，必須要（yào）求工藝停車，拆卸送檢麻煩，如果是0.5％準確度按**計量檢定規程每半年需檢定一次。
4.4幹（gàn）擾來（lái）源不同
幹擾了超聲波工作，就是幹擾了超聲波流量計工作。幹擾超（chāo）聲波工作的主要因素有（yǒu）溫度的劇烈變化和雜波的幹擾，或管道內有特定（dìng）角度的旋流或者結構使（shǐ）得流量計發射出（chū）的超聲波不能有效的回收。
電化學（xué）*化電勢幹擾是由於電（diàn）*感生電動勢在兩**性不同而導致電解質在電*表麵*化產生。雖然采用正（zhèng）負交變勵磁磁場能顯著減弱*化電勢的數量（liàng）級，但不能（néng）根本上完全消除（chú）*化電勢幹（gàn）擾。其特性於流體（tǐ）介（jiè）質的性質、電*材料性質、電*的（de）外形（xíng）尺寸形狀有關，具有變化（huà）緩慢，數量級不大等特點。因此（cǐ）選擇合適的電*材料，設計（jì）*佳的電*形狀的尺寸是減小*化電勢的有效（xiào）方法之一。另外采用正負兩*性交變的矩形波勵磁技（jì）術配（pèi）合微處理器同步寬脈衝采樣技術，到用微處（chù）理器運算功能前後兩次采樣值相減消（xiāo）除流量信號電勢中的*化電勢幹擾（rǎo）。
工（gōng）頻幹擾噪聲是由電磁流量傳感器勵磁繞組和流體、電*、放大（dà）器輸入回路的電磁耦合，另外dn450汙水流量計選型工作現場的工（gōng）頻共（gòng）模幹擾（rǎo），其三供電（diàn）電源引（yǐn）入的工頻串模幹擾等，其產生的物理機理（lǐ）均是電磁感應原理（lǐ）。*先就電磁流量傳感器勵磁繞組和流體、電*、放大器（qì）輸入回路的電磁耦合產生的工頻幹擾（rǎo）對dn450汙水流量計選型工作影響*大，而且在（zài）不同的勵磁技術（shù）下（xià）其表現（xiàn）的形態、特性不同，因而采取抗幹擾措施也不同。解決（jué）dn450汙水流量計選（xuǎn）型運行中出現（xiàn）的問題，可（kě）采用新（xīn）型HCMOS係列芯片技術和微處理器係統電源電壓監視技術（shù）。
5、結語
綜合以上論述，超聲波流量計和dn450汙（wū）水流量計（jì）選型在不同的環境下（xià）各有優勢（shì）。在小成本作業（yè），對測量準確度要求不高的情況下，宜多使（shǐ）用（yòng）超聲波流量計；在（zài）安裝、維護資金充足，對測量準確度要求高的情況下，應多采用dn450汙水流量計選型。當然，計量檢測人員要認真考察工作環境中對流量計（jì）的幹（gàn）擾（rǎo）來源，並（bìng）采取有效的抗幹擾措（cuò）施。

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