超声波流量计的原理及应用

超声波流量计的原理及应用蕊蠢题蛊中国石油和化工标准与质量第9期超声波流量计的原理及应用辛立峰中国石油管道中原输油气分公司山东德州253020【摘要】系统地阐述了超声波流量计的组成、工作原理．并对超声波流量计使用前和使用中的注意事项进行了详细的描述，并针对使用过程中出现的问题的原因的处理办法做了具体陈述，对当前的超声波流量计的应用具有指导作用．【关键词】超声波流量计组成测量原理使用1前言问。气体超声流量计是安装在流动气体管道上，通过检测气体流动时对超声束(或超声脉冲)的作用，以测量气体体积流量的仪表。随着我国长距离大口径输气管道的建设和发展，气体超声波流量计因其计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等优于传统型流量计的特点，逐渐在我国天然气管道计量中逐渐普及起来。2气体超声波流量计的组成和基本原理2．1气体超声波流量计的组成超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号．经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。超声波流量计的电子线路包括发射、接收、信号处理和显示电路。测得的瞬时流量和累积流量值用数字量或模拟量显示。2．2超声波流量计的测量原理2．2．1超声波信号的产生原理超声波流量计常用压电换能器。它利用压电材料的压电效应，采用适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上，使其产生振动，振动元件在流体中产生声波。超声波以某一角度射入流体中传播，然后由接收换能器接收，并经压电元件变为电能，以便检测。发射换能器利用压电元件的逆压电效应，而接收换能器则是利用压电效应。2．2．2信号处理信‘号处理方法可划分为两类：一类属于时间范畴的方法：一类属于频率范畴的方法。采用这两类方法中的哪一种特定方法，取决于传播时间与超声脉冲周期的关系或声道长度与声波波长的关系。对用于天然气测量的大多数流量计而言，声道长度(c0．111一lm)比声波波长(通常约3mm)要大得多，因此都采用属于时间范畴的方法。在属于时间范畴的方法中，采用最广泛的是单脉冲传播时间测量法和相关峰值位移法，第一种方法要求进行两项重要的操作：先检测接收脉冲，再估计其到达时一跖一2．2．3超声波流量计的测量原理封闭管道用超声波流